martes, 13 de agosto de 2019

Gravitacion Universal

GRAVITACION UNIVERSAL


La Astronomía es la más antigua de las ciencias. La necesidad de establecer las épocas de siembra y de cosecha, y su relación con las posiciones del Sol, de la Luna y de las estrellas, llevó a los astrónomos de la antigüedad a recabar un gran número de datos relacionados con los movimientos de los astros.

TEORÍA GEOCÉNTRICA
Claudio Ptolomeo, quien sostenía que todos los cuerpos celestes giraban alrededor de la Tierra describiendo órbitas circulares. Es decir que se consideraba a la Tierra como el centro del Universo.

TEORÍA HELIOCÉNTRICA
Nicolás Copérnico sostenía que eran los planetas los que giraban alrededor del Sol describiendo órbitas circulares. Años más tarde esta teoría fue apoyada por Galileo Galilei, quien utilizando su telescopio rudimentario también llegó a la conclusión que los planetas giraban alrededor del Sol.

TEORIA ACTUAL
Kepler formula las siguientes leyes:
- Ley de las Orbitas.
- Ley de las áreas.
- Ley de los periodos.
LEY DE GRAVITACION UNIVERSAL
Isaac Newton estableció la Ley de Gravitación Universal:
“Dos partículas materiales cualesquiera se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa”
F =

G = 6,67x10-11Nm2/kg2
m1 y m2: masa de los cuerpos (kg)
F: Fuerzas de atracción (N)
d: distancia entre los cuerpos (m)
G: Constante de Gravitación
Ejemplo 1. Un planeta y un asteroide se atraen con una fuerza de 440N. Si la masa del planeta se triplica y la distancia entre ellos se duplica ¿Cuál será la nueva fuerza de atracción?
Sea:
Masa del planeta: m1
Masa del asteroide: m2
Distancia entre el planeta y asteroide: d
- Condición Inicial:
F =   440 =   (I)
- Condición final:
F =   F(f) =
F(f) =                      (II)
- (I) en (II):
F(f) = (440) = 330N
Ejemplo 2: Un satélite de 2500kg de masa gira alrededor de la tierra a una altura de 10000km. Hallar la velocidad orbital del satélite. Masa de la tierra = 6x1024kg
Radio de la tierra = 6,46x106m
Graficamos:
DATOS:
Masa de la tierra = m1
Masa del satélite = m2
Distancia (d) =  + h
- La velocidad orbital es una Velocidad tangencial( ) con la que recorre la órbita alrededor de la tierra.
- La Tierra atrae al satélite hacia su centro con una fuerza gravitatoria ( )
- (MCUV) Como la  se dirige al CT y gira alrededor de la tierra, entoces la  será una fuerza de aceleración centrípeta )
 =    = m2a2
 = m2( )
R = d
H = 10000km = 106m
 = ( )
 =
 = 4939,88m/s

CALCULO DE LA ACELERACION DE LA GRAVEDAD EN CUALQUIER PUNTO RESPECTO A LA TIERRA

F = mg = Peso
F = mg
 = mg
g =
Gravedad (g):
g =

CAMPO GRAVITATORIO
Es la región del espacio que rodea a una masa creadora del campo, lugar en el cual deja sentir su efecto de atraer (atracción) sobre otras partículas.
El campo gravitatorio se puede representar mediante líneas de fuerzas (líneas geométricas) ingresando a la masa  creadora del campo.

ENERGIA POTENCIAL DE INTERACCION GRAVITATORIA (EPG)
Se define como el trabajo realizado por un agente externo para trasladar uno de los cuerpos desde el infinito, lentamente, sistema casi estático, hasta un punto del campo gravitatorio generado por el otro cuerpo.
W∞→A  =  EPG =
La energía potencial de interacción gravitatoria tiene signo negativo siempre.
SISTEMA DE VARIOS CUERPOS
Energía potencial de interacción gravitatoria para un sistema de tres cuerpos.
EPG =    
 PROBLEMAS PROPUESTOS

1.- La figura muestra a un planeta que gira en una forma elíptica alrededor del sol.
Dicho planeta tarda 1 año en barrer el área SDAB. Hallar el periodo del planeta (en meses) que gira alrededor del sol, sabiendo que el área SAB es el doble del área SoD.

a) 24            b) 30            c) 34
d) 36            e) 40

2.- Un cuerpo pesa al nivel del mar 48N; ¿a qué altura(H) debe elevarse para que su nuevo peso sea 3 N?
R = radio de la tierra

a) 2R
b) 3R
c) 4R
d) 5R
e) 6R


3.- Un asteroide posee una masa de 15x1020kg y radio de 500km.
¿Cuál será el valor de g en la superficie?

a) 0,2m/s2    b) 0,3m/s2    c) 0,4m/s2
d) 0,5m/s2    e) 0,6m/s2

4.- El planeta ALFA tiene el doble de la masa de la tierra y su radio es el triple.
Hallar la aceleración de la gravedad en la superficie de ALFA.
a) 2,17m/s2   b) 2,27m/s2   c) 3,17m/s2
d) 3,27m/s2   e) 4,27m/s2

5.- La masa de la Tierra es 80 veces la del planeta A y su radio 4 veces el de dicho planeta ¿qué tiempo tardará en alcanzar la altura máxima, un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba y con una velocidad de 4m/s en el planeta A?
(Asuma la gravedad de la tierra 10m/s2)

a) 1,5s         b) 2s            c) 2,25s
d) 2,5s         e) 3s

6.- Dos cuerpos se atraen con una fuerza de 45N. ¿Con qué fuerza se atraerán si la distancia se triplica y las masas se duplican?

a) 15N          b) 20N          c) 24N
d) 25N          e) 30N

7.- Si la aceleración de la gravedad en la superficie de un planeta es 8m/s2. Hallar el peso de una persona en dicho planeta cuando su peso en la Tierra es de 120N.
(Gravedad de la tierra 10m/s2)

a) 86N          b) 88N          c) 90N
d) 95N          e) 96N

8.- Hallar la longitud del semieje mayor de un planeta que tiene órbita elíptica alrededor del sol. La distancia al sol en el perihelio es de 8x107km y en el afelio es de 5x109km.

a) 5x1010m             b) 4x1012m  
c) 2,54x1010m         d) 2,54x1011m
e) 2,54x1012m

9.- Dos planetas de masas iguales giran alrededor del sol. El primer planeta tiene una órbita circular con un periodo de 2 años y un radio de 1010km.


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