Conceptos Clave de la Física Gravitacional y el Movimiento Planetario

Leyes de Kepler

1. Todos los planetas describen órbitas elípticas con el Sol situado en uno de sus focos.
2. La recta que une un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
3. El cuadrado del periodo del movimiento de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol.

Ley de Gravitación Universal

Dos partículas materiales se atraen mutuamente con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Características de la Fuerza Gravitatoria

• Dirección: la de la recta que une las masas; son fuerzas siempre atractivas.
• Fuerzas a distancia: para que actúen no tiene que haber un medio material.
• A pares, fuerzas de acción y reacción: igual módulo, sentido contrario.

Conceptos de Energía y Potencial Gravitatorio

Diferencia de Energía Potencial Gravitatoria

La diferencia de energía potencial gravitatoria de una masa m entre dos puntos A y B es igual al trabajo (W) realizado por el campo gravitatorio para trasladar dicha masa de A a B.

Energía Potencial Gravitatoria

La energía potencial gravitatoria de una masa m en un punto en el espacio es el trabajo (W) que realiza el campo gravitatorio para trasladar la masa m desde dicho punto al infinito.

Diferencia de Potencial Gravitatorio

La diferencia de potencial gravitatorio entre A y B es igual al trabajo (W) realizado por el campo gravitatorio para trasladar la unidad de masa de A a B.

Potencial Gravitatorio

El potencial gravitatorio en un punto del espacio es el trabajo (W) que realiza el campo gravitatorio para trasladar la unidad de masa desde dicho punto al infinito.

Descripción de una Interacción Gravitatoria

Acción a Distancia

No hay contacto entre las masas que interaccionan.

Campo

Perturbación real o ficticia del espacio determinada por la asignación a cada punto del valor de una magnitud.

Campo de Fuerza

Existe en un lugar del espacio si, al colocar en él un cuerpo de prueba, este queda sometido a una fuerza.

Representación del Campo Gravitatorio

Líneas de Fuerza

• Se trazan de forma que, en cada punto, el vector intensidad del campo gravitatorio es tangente a las líneas del campo y tiene el mismo sentido.
• Se trazan de forma que la densidad de líneas del campo sea proporcional al módulo del campo gravitatorio. Por tanto, el campo gravitatorio es más intenso donde las líneas de campo están más juntas.

Superficies Equipotenciales

• Cuando todos los puntos tienen el mismo potencial gravitatorio.
• Son perpendiculares a las líneas de campo en cualquier punto.
• El trabajo que realiza el campo gravitatorio para trasladar una masa entre puntos de la misma superficie equipotencial es nulo.
• Para una masa puntual, el potencial toma el mismo valor en los puntos situados a la misma distancia de la masa. Por tanto, las superficies equipotenciales son esferas concéntricas con centro en la masa.