Gravedad y masa
En esta hoja de ejercicios sobre la gravitación, los alumnos rellenan una tabla calculando la fuerza de la gravedad dada la masa de dos objetos y la distancia entre ellos. También responden a tres preguntas relacionadas con la Ley de la Gravitación Universal.
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Gravitación libretextos
El hombre prehistórico se dio cuenta hace mucho tiempo de que cuando se sueltan objetos cerca de la superficie de la Tierra, siempre caen al suelo. En otras palabras, la Tierra atrae hacia sí los objetos cercanos a su superficie.
Galileo (1564-1642) señaló que los objetos pesados y ligeros caen hacia la Tierra a la misma velocidad (siempre que la resistencia del aire sea la misma para cada uno). Pero tuvo que llegar Sir Isaac Newton (en 1666) para darse cuenta de que esta fuerza de atracción entre masas es universal.
Newton demostró que la fuerza que hace, por ejemplo, que una manzana caiga hacia el suelo es la misma que hace que la Luna caiga alrededor de la Tierra, o la orbite. Esta fuerza universal también actúa entre la Tierra y el Sol, o entre cualquier otra estrella y sus satélites. Cada una atrae a la otra.
Sir Isaac Newton definió matemáticamente esta atracción. La fuerza de atracción entre dos masas es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros. Todo ello se multiplica por una constante universal cuyo valor determinó Henry Cavendish en 1798.
Fuerza gravitatoria entre dos objetos
Un planeta tiene una masa de 8,4×10 kg y un radio de 5.723 km. Dado que la masa de la Tierra es de 5,97×10 kg, su radio es de 6.340 km y la aceleración debida a la gravedad en su superficie es de 9,8 m/s2, halla la aceleración debida a la gravedad en la superficie del otro planeta, aproximando tu respuesta a los dos decimales más próximos.
Un trozo de hierro se coloca a 23 cm de un trozo de níquel que tiene una masa de 46 kg. Dado que la fuerza de gravedad entre ambos es de 2,9×10 N, determina la masa del trozo de hierro. Tomar la constante de gravitación universal =6,67×10⋅/Nmkg.
A mayor masa mayor fuerza de atracción
¿Qué tienen en común el dolor de pies, la caída de una manzana y la órbita de la Luna? Cada una de ellas está causada por la fuerza gravitatoria. Nuestros pies se resienten al soportar nuestro peso: la fuerza de gravedad de la Tierra sobre nosotros. Una manzana cae de un árbol debido a la misma fuerza que actúa unos metros por encima de la superficie de la Tierra. Y la Luna orbita alrededor de la Tierra porque la gravedad es capaz de suministrar la fuerza centrípeta necesaria a una distancia de cientos de millones de metros. De hecho, la misma fuerza hace que los planetas orbiten alrededor del Sol, que las estrellas orbiten alrededor del centro de la galaxia y que las galaxias se agrupen. La gravedad es otro ejemplo de la simplicidad subyacente en la naturaleza. Es la más débil de las cuatro fuerzas básicas de la naturaleza y, en cierto modo, la menos conocida. Es una fuerza que actúa a distancia, sin contacto físico, y se expresa mediante una fórmula que es válida en todo el universo, para masas y distancias que varían desde lo diminuto a lo inmenso.
La fuerza gravitatoria es relativamente simple. Siempre es atractiva y sólo depende de las masas implicadas y de la distancia entre ellas. Expresada en lenguaje moderno, la ley universal de la gravitación de Newton afirma que cada partícula del universo atrae a todas las demás con una fuerza a lo largo de una línea que las une. Esta fuerza es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.