Conceptos Fundamentales de Física: Gravitación, Leyes de Kepler y Newton

Campo Gravitatorio: Conceptos Fundamentales

Llamamos campo gravitatorio a la perturbación que un cuerpo produce en el espacio que lo rodea por el hecho de tener masa. El campo gravitatorio viene determinado por dos magnitudes principales: una vectorial, la intensidad del campo gravitatorio, y otra escalar, el potencial gravitatorio.

Intensidad del Campo Gravitatorio

La intensidad del campo gravitatorio en un punto del espacio es la fuerza que actuaría sobre la unidad de masa situada en ese punto. Se mide en N/kg.

Potencial Gravitatorio

El potencial gravitatorio en un punto del espacio es el trabajo que realiza el campo gravitatorio cuando la unidad de masa se traslada desde dicho punto hasta el infinito. Se mide en J/kg.

Energía Potencial Gravitatoria

La energía potencial gravitatoria de una masa m en un punto del espacio es el trabajo que realiza el campo gravitatorio cuando la masa m se traslada desde dicho punto hasta el infinito.

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.

Leyes de Kepler

• Primera Ley de Kepler: Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas con el Sol situado en uno de sus focos.
• Segunda Ley de Kepler: La recta que une el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
• Tercera Ley de Kepler: El cuadrado del periodo del movimiento de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol.

Leyes de Newton

1. Primera Ley de Newton (Ley de la Inercia): Si la fuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es nula, el cuerpo se mantendrá en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme.
2. Segunda Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica): La fuerza neta que actúa sobre una partícula produce en esta una modificación de la velocidad (aceleración) en la misma dirección y sentido que la fuerza y de módulo proporcional a la fuerza.
3. Tercera Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción): Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B (acción), el cuerpo B realiza sobre A otra fuerza de igual módulo y dirección, y de sentido opuesto (reacción).

Conceptos Adicionales en Física

Fuerza

La fuerza es la interacción entre dos cuerpos que puede causar cambios de forma (deformaciones) o cambios en su estado de movimiento (aceleraciones).

Teorema de las Fuerzas Vivas o Teorema de la Energía Cinética

El trabajo total realizado por todas las fuerzas sobre una partícula es igual a la variación de energía cinética que experimenta esa partícula.

Energía Potencial

“El trabajo realizado por una fuerza conservativa al desplazar un cuerpo entre dos puntos dados es igual a la diferencia de energía potencial asociada, cambiado de signo.”