Principios Esenciales de la Física: Gravitación, Leyes de Newton y Movimiento Planetario

Conceptos Fundamentales de la Física: Gravitación y Movimiento

Ley de Gravitación Universal (Newton, 1687)

• Describe la interacción gravitatoria universal entre cuerpos masivos, explicando la fuerza que los atrae.
• Es proporcional al producto de sus masas.
• Explica cómo los objetos interactúan a través de la gravedad.

Fuerza de Atracción

• Proporcional al producto de sus masas.
• A mayor masa, mayor fuerza.

Distancia entre Cuerpos

• Un aumento en la distancia provoca una disminución de la fuerza gravitatoria.
• Energía positiva (+) implica que se aleja; Energía negativa (-) implica que se acerca.

Leyes de Kepler sobre el Movimiento Planetario

• Describen cómo se mueven los planetas alrededor del Sol, detallando la dinámica de los planetas.
• Describen el movimiento de los planetas en el sistema solar.
• Ley 1: Los planetas se mueven en órbitas elípticas (más cerca, más rápido). El Sol está en uno de los focos.
• Barrer: recorrer distancia.
• Ley 2: El radio vector que une un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
• Ley 3: El cuadrado del periodo orbital de un planeta es proporcional al cubo de su semieje mayor.
• Constante de Kepler: Ayuda a entender la dinámica de los planetas y sus órbitas.
• Kepler explica el "cómo"; Newton explica el "por qué".

Uso en Astronomía Moderna

• Aplicaciones en órbitas espaciales, trayectorias de satélites, predicciones celestes, entre otros.

Órbitas Elípticas y sus Componentes

Trayectorias con forma ovalada que determinan cómo varía la distancia entre el planeta y el Sol con el tiempo.

Perihelio y Afelio

• El perihelio es el punto de la órbita más cercano al Sol. El afelio es el punto más lejano. Ambos afectan la posición orbital del planeta.

Excentricidad

• Medida que determina cuán ovalada es una órbita. Un valor de 0 indica una órbita más circular, mientras que un valor de 1 indica una órbita más elíptica.

Eje Mayor y Menor

• Son los ejes de la elipse. El eje mayor es el más largo, representando la distancia máxima entre los extremos de la órbita. El eje menor es el más corto.

Fundamentos de la Mecánica Newtoniana

Isaac Newton

• Sentó las bases de las leyes de la física.
• Científico inglés.
• Autor de "Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica" (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural), donde expuso leyes fundamentales.

Conceptos Clave del Movimiento

Movimiento

• Desplazamiento de los cuerpos en el espacio.
• Relacionado con la fuerza y la masa. Abarca desde objetos en caída libre hasta planetas orbitando.

Relatividad

• Fenómeno relativo, que depende del punto de vista del observador.

Fuerza

• Acción de un cuerpo sobre otro que provoca un cambio en su movimiento. Se mide en Newtons (N).
• Altera el estado de reposo o movimiento de un objeto.

Masa

• Cantidad de materia que contiene un cuerpo. Afecta la fuerza y cómo influye en la aceleración.

Leyes del Movimiento de Newton

Primera Ley de Newton (Ley de Inercia)

• Un cuerpo permanecerá en reposo o continuará en movimiento a velocidad constante en línea recta, a menos que actúe sobre él una fuerza externa neta.

Inercia

• Resistencia de un objeto a cambiar su estado de movimiento.

Fricción

• Fuerza que se opone al movimiento de los cuerpos. Actúa en sentido contrario al movimiento.

Segunda Ley de Newton

• La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa (F=ma).

Cantidad de Movimiento

• Producto de la masa y su velocidad (P = m * v).

Tercera Ley de Newton (Acción y Reacción)

• Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, el cuerpo B ejerce una fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta sobre el cuerpo A.

Acción y Reacción

• Ningún objeto puede ejercer una fuerza sobre otro sin que, al mismo tiempo, el segundo cuerpo ejerza una fuerza igual y opuesta sobre el primero.

Conceptos de Gravitación y Cinemática

Mecánica

Rama de la física que estudia el movimiento y el reposo de los cuerpos, así como su evolución en el tiempo bajo la acción de fuerzas.

Fuerza de Gravedad

• Interacción que hace que los cuerpos dotados de masa se atraigan entre sí con mayor intensidad cuanto mayores sean sus masas y menor la distancia entre ellos.

Masa Gravitatoria

• Cantidad de materia que hay en un objeto, que determina su interacción gravitatoria.

Aceleración de la Gravedad

• Aceleración que experimenta un objeto debido a la fuerza de gravedad ejercida por un cuerpo masivo.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU)

• Ocurre cuando un objeto recorre una línea recta y en una sola dirección, cubriendo distancias iguales en intervalos de tiempo iguales. Determina si un objeto tuvo un cambio de posición.

Conversiones y Unidades Físicas

1 m/s = 3.6 km/h

1 km/h = 0.278 m/s

d = distancia (metros, m)

t = tiempo (segundos, s)

v = velocidad (metros por segundo, m/s)

a = aceleración (metros por segundo al cuadrado, m/s²)