Leyes de Newton, Kepler, Coulomb y Gravitación Universal: Conceptos y Aplicaciones

Tercera Ley de Newton: Principio de Acción y Reacción

La tercera ley de Newton, también conocida como el principio de acción y reacción, establece que:

Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.

Con frecuencia se enuncia como "A cada acción siempre se opone una reacción igual". En cualquier interacción, hay un par de fuerzas de acción y reacción, cuya magnitud es igual y sus direcciones son opuestas. Las fuerzas se dan en pares, lo que significa que el par de fuerzas de acción y reacción forman una interacción entre dos objetos.

Ejemplos de la Tercera Ley de Newton

• Cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
• Si una persona empuja a otra de peso similar, ambas se mueven con la misma velocidad, pero en sentido contrario.

Leyes de Kepler: El Movimiento de los Planetas

Las Leyes de Kepler describen el movimiento de los planetas alrededor del Sol.

1. Primera Ley de Kepler: Ley de las Órbitas

   "Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas, con el Sol situado en uno de los focos".

2. Segunda Ley de Kepler: Ley de las Áreas

   "El radio vector que une un planeta y el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales".

3. Tercera Ley de Kepler: Ley de los Periodos

   "El cuadrado del período orbital de un planeta es proporcional al cubo del semieje mayor de su órbita". Esto significa que los planetas más lejanos al Sol tardan más tiempo en completar una órbita.

Diferencias entre la Ley de Coulomb y la Ley de Gravitación Universal

La Ley de Coulomb describe la fuerza entre cargas eléctricas, mientras que la Ley de Gravitación Universal describe la fuerza entre masas.

1. La Ley de Gravitación Universal se aplica a las masas, mientras que la Ley de Coulomb se aplica a las cargas eléctricas.
2. Las masas solo pueden tener signo positivo, mientras que las cargas pueden ser positivas o negativas.
3. Debido a lo anterior, la Ley de Gravitación Universal solo describe fuerzas atractivas, mientras que la Ley de Coulomb describe tanto fuerzas atractivas como repulsivas.
4. La magnitud de la constante gravitacional (G) es muy pequeña en comparación con la constante de Coulomb (k), lo que indica que la fuerza eléctrica es mucho más intensa que la fuerza gravitacional.

Relación entre la Física y la Astronomía

La astronomía se apoya en la física para desarrollar sus teorías y, a su vez, contribuye al desarrollo de esta última, proporcionando leyes que nos permiten comprender los diferentes procesos que ocurren en el universo. La astronomía, que parte de la física, tiene un campo de estudio muy amplio y estudia los cuerpos celestes del universo, incluidos los planetas y sus satélites, los cometas y meteoroides, las estrellas y la materia interestelar, los sistemas de estrellas, gas y polvo llamados galaxias, y los cúmulos de galaxias. Por lo tanto, estudia sus fenómenos y los movimientos ligados a ellos. La física abarca desde lo más grande, como las galaxias, hasta lo más pequeño, como las partículas subatómicas. En consecuencia, la astronomía se encarga del estudio de los cuerpos más grandes del universo.