EFECTOS DE LAS FUERZAS EN LA TIERRA Y EL UNIVERSO

Gravitación. Representación grafica de la atracción gravitacional. Relación con caída libre y peso

La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico también se denomina interacción gravitatoria o gravitación, Llamamos interacción gravitatoria o fuerza de la gravedad a la atracción entre masas (cuerpos).La gravedad es una fuerza básica en el universo, es la que nos mantiene sujetos al planeta Tierra, la que mantiene unida la propia materia de la Tierra y no permite que la Tierra se despedace ni que la atmósfera se escape, la que mantiene unida la materia que forma el Sol y las demás estrellas, la que hace que el Sistema Solar no se disgregue, la que permite que existan galaxias y que las galaxias se unan en cúmulos de galaxias. Posee características atractivas, mientras que la denominada energía oscura tendría características de fuerza gravitacional repulsiva, causando la acelerada expansión del universo. La gravedad es lo que da unidad y cohesión al cosmos, es ciertamente una de las fuerzas más fundamentales en el universo. Por ello vamos a estudiarla con detenimiento.

Todos los objetos son atraídos hacia la Tierra.  La fuerza ejercida por la Tierra sobre los objetos se denomina fuerza de gravedad.  La masa de los objetos y la distancia entre ellos afectan la magnitud de la fuerza gravitacional.  A mayor masa de los objetos y a menor distancia entre ellos mayor es la intensidad de esa fuerza.  Masas gigantes pueden atraer con mayor fuerza, mientras que a mayor separación las fuerzas se debilitan.

La gravedad de la tierra empuja los objetos hacia el centro de la tierra y a su magnitud se le llama peso del objeto.  Cuando un objeto está en caída libre experimenta una aceleración g que actúa hacia el centro de la Tierra.  Al aplicar la Segunda Ley de Newton ΣF=ma al objeto de masa m encaída libre, con a = g y ΣF = FgLa fuerza de gravedad trabaja en la masa del objeto para determinar el peso de ese objeto.  La masa de un objeto es la medida del material que hace ese objeto.  La gravedad que jala ese objeto empujándolo hacia el centro de la Tierra, es el peso del objeto.  El peso cambia según el objeto se aleja de la Tierra y de planeta a planeta.  La masa no cambia, ya que el peso  varía con la ubicación geográfica.  Por tanto el peso, a diferencia de la masa, no es una propiedad inherente de un cuerpo. 

Aportación de newton a la ciencia: explicación del movimiento en la tierra y en el universo

Newton fue un científico inglés. Dentro de sus principales investigaciones están en torno a la óptica, donde pretende explicar la descomposición en colores de la luz blanca al hacerla pasar a través de un prisma. En el año de 1703 publicó su obra Óptica. Con la misma, fue nombrado presidente de la Sociedad Real, hasta el final de sus días; con este cargo, ordenó la publicación de John Flamsteed sobre sus observaciones astronómicas.

Isaac Newton no sólo trabajo en la ciencia, sino que también estuvo atraído por la alquimia, no obstante algunos de sus textos que incluyen información sobre sus otras actividades, no han tenido mucha relevancia ni concordancia con su éxito científico.La Ley de la Gravitación Universal en ella explica que a los cuerpos les afecta la gravedad, es decir lafuerza de atracción que se ejerce precisamente sobre los mismos cuerpos, reflexionó sobre el hecho de que los cuerpos pesaban en la Tierra y que los astros giraban en torno a otros astros (la Luna en torno a la Tierra, la Tierra y los demás planetas en torno al Sol, y así todos) y se imaginó que había una fuerza universal (que actuaba en todos lados) que hacía que los cuerpos se atrajeran entre sí. Esta fuerza se manifestaría tanto en la atracción de un cuerpo por la Tierra - su peso- como en la atracción entre cuerpos del Sistema Solar (y de todo el universo) que les hace girar unos en torno a los otros. La llamó "fuerza de gravitación universal" o "gravedad". Según Newton, la gravedad sería una fuerza instantánea (es decir, cualquier cuerpo notaría inmediatamente si hay otro cuerpo, y sufriría su atracción) y actuaría a distancia, es decir, la intensidad de la fuerza dependería de algo (el otro cuerpo) que puede estar muy alejado, sin que haya contacto entre los cuerpos

La principal aportación de Newton fueron La Leyes de Newton. 

 - “Todo cuerpo conserva su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que sea obligado a cambia ese estado por fuerzas externas que se le apliquen”

“El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza ejercida”

- “A toda acción se opone siempre un reacción igual; o en otras palabras, las acciones mutuas de dos cuerpos entre si siempre son iguales, y dirigidas a partes contrarias” 

-La descomposición de la luz blanca en 7 colores, haciéndolas pasar a través de un prima en un cuarto obscuro 

-Newton hizo aportaciones al campo matemático con el binomio de newton mostrado y publicado en 1865. Isaac Newton finalmente falleció el 27 de marzo del año de 1727 a la edad de 87 años. 

LA ENERGIA Y EL MOVIMIENTO

La energía es una magnitud física que se muestra en múltiples manifestaciones. Definida como la capacidad de realizar trabajo y relacionada con el calor (transferencia de energía), se percibe fundamentalmente en forma de energía cinética, asociada al movimiento, y potencial, que depende sólo de la posición o el estado del sistema involucrado.

El movimiento: es la acción de un cuerpo o patrón q se mueve o se desplaza a un lugar. En mecánica, el movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición en el espacio que experimentan los cuerpos de un sistema con respecto a ellos mismos o a otro cuerpo que se toma como referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria.

ENERGIA MECANICA

Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.

ENERGÍA CINÉTICA

El trabajo realizado por fuerzas que ejercen su acción sobre un cuerpo o sistema en movimiento se expresa como la variación de una cantidad llamada energía cinética, cuya fórmula viene dada por:

El producto de la masa (m) de una partícula por el cuadrado de la velocidad (v), se denomina también fuerza viva, por lo que la expresión anterior se conoce como teorema de la energía cinética o de las Fuerzas Vivas.

ENERGÍA POTENCIAL

La Energía potencial es la energía que tiene un cuerpo situado a una determinada altura sobre el suelo. Ej.: El agua embalsada, que se manifiesta al caer y mover la hélice de una turbina.

La energía potencial, Ep, se mide en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg), la aceleración de la gravedad, g, en metros/segundo-cuadrado (m/s2) y la altura, h, en metros (m)

TRANSFORMCION DE LA ENERGÍA CINÉTICA Y POTENCIAL.

La energía mecánica es la suma de la energía Potencial y la Cinética. La energía potencial está vinculada a la posición de los cuerpos. Depende de la altura, como se demuestra en la siguiente fórmula:

Ep = m.g.h

La energía potencial es igual a la masa del cuerpo multiplicada por la gravedad y por la altura a la que se encuentra desde un centro de referencia. Por ejemplo, desde el suelo.

La energía cinética de un cuerpo está determinada por la velocidad que tenga este y su masa. La fórmula es:

Ec = ½.m.v2

La energía cinética es igual a un medio del producto entre la masa y el cuadrado de la velocidad.

Por otra parte como se ha mencionado, la energía mecánica es la suma entre la energía potencialy cinética.

EM = Ep + Ec

Este valor siempre es constante en sistemas conservativos, es decir donde hay ausencia de fuerzas externas como podrían ser las fuerzas de rozamiento.Por lo tanto, si la energía potencial disminuye, la energía cinética aumentara. De la misma manera si la cinética disminuye, la energía potencial aumentara.

PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones, la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes y después de cada transformación.

En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.