Conceptos Fundamentales de Física: Momento Lineal, Gravitación, Conservación de la Energía y Momento Angular
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Momento Lineal
El momento lineal (p) de un cuerpo se define como el producto de su masa (m) por su velocidad (v): p = mv. Se mide en kg·m/s. El momento lineal describe el movimiento de un cuerpo en relación con su masa; dos cuerpos con masas diferentes tendrán momentos lineales distintos, incluso si se mueven a la misma velocidad. Si un cuerpo está aislado (no actúan fuerzas sobre él) o si la fuerza neta sobre el cuerpo es nula, su momento lineal se mantiene constante.
Ley de la Gravitación Universal
La Ley de la Gravitación Universal, enunciada por Newton en el siglo XVII, explica los efectos gravitatorios. Establece que todo cuerpo en el universo atrae a cualquier otro cuerpo con una fuerza central que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. La ecuación de la fuerza gravitatoria se aplica por igual a ambas masas.
Conservación de la Energía
Se define la energía mecánica de una partícula como la suma de su energía cinética y su energía potencial. El teorema de la energía cinética establece que el trabajo total realizado sobre una partícula por todas las fuerzas actuantes es igual al cambio en su energía cinética. El trabajo total es la suma del trabajo realizado por las fuerzas conservativas y no conservativas.
- Si sobre un cuerpo actúan únicamente fuerzas conservativas, su energía mecánica se mantiene constante.
- Cuando actúan también fuerzas no conservativas, el trabajo realizado por estas fuerzas produce una variación en la energía mecánica del cuerpo.
Esto conduce al principio general de conservación de la energía: en un sistema aislado, la energía total del sistema permanece constante. La energía no se crea ni se destruye; solo ocurren intercambios de energía.
Momento Angular
El momento angular (L) de una partícula con respecto a un punto O es el producto vectorial de su vector de posición (r), con respecto a dicho punto, por su momento lineal (p): L = r × p. El momento angular se mide en kg·m²/s. El momento angular caracteriza el movimiento de rotación de la partícula. Si el momento de la fuerza neta que actúa sobre la partícula es nulo, el momento angular se conserva (L = constante).
Leyes de Kepler
Las leyes de Kepler son leyes empíricas que describen el movimiento de los planetas alrededor del Sol.
- Primera Ley: Los planetas describen órbitas planas y elípticas, con el Sol situado en uno de sus focos.
- Segunda Ley: El vector de posición de un planeta con respecto al Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. La velocidad areolar es constante.
- Tercera Ley: Los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol.