Conceptos Fundamentales de Física y Astronomía
El Sol
El Sol es una estrella del tipo espectral G2 que se encuentra en el centro del Sistema Solar y constituye la mayor fuente de radiación electromagnética de este sistema planetario. La Tierra y otros cuerpos orbitan alrededor del Sol. La energía del Sol, en forma de luz solar, sustenta a casi todas las formas de vida en la Tierra a través de la fotosíntesis y determina el clima de la Tierra y la meteorología.
Estrella
Estrella: es todo objeto astronómico que brilla con luz propia. En términos más técnicos y precisos, podría decirse que se trata de una esfera de plasma que mantiene su forma gracias a un equilibrio de fuerzas denominado equilibrio hidrostático.
Planeta
Planeta: según la definición de la Unión Astronómica Internacional del 24 de agosto de 2006, es un cuerpo celeste que orbita alrededor de una estrella, tiene suficiente masa para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que asuma una forma en equilibrio hidrostático. Según la definición mencionada, el Sistema Solar consta de 8 planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Teoría Geocéntrica
Teoría Geocéntrica: es una antigua teoría que coloca la Tierra en el centro del Universo, y los astros, incluido el Sol, girando alrededor de la Tierra.
Teoría Heliocéntrica
Teoría Heliocéntrica: es un modelo astronómico según el cual, la Tierra y los planetas se mueven alrededor de un Sol relativamente estacionario que está en el centro del Sistema Solar.
Leyes Fundamentales de la Física
Ley de Gravitación Universal
La Ley de Gravitación Universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. En 1687, Isaac Newton estableció por primera vez una relación cuantitativa de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. También se observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en sus centros, lo que simplifica enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.
Así, con todo esto resulta que la Ley de la Gravitación Universal predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas M₁ y M₂ separados una distancia R es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. Es decir:
F = G * (M₁ * M₂) / R²
Componentes de la Fórmula:
- F: es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos.
- G: es la constante de la gravitación universal.
Conceptos Relacionados con la Masa y la Fuerza
Peso
Peso: es la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, y que está originada por la acción del campo gravitatorio local sobre la masa del cuerpo. Por ser una fuerza, el peso se representa como un vector, definido por su módulo, dirección y sentido, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra.
Masa
Masa: es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional es el kg. Es una magnitud escalar, y no debe confundirse con el peso, que es una magnitud vectorial que representa una fuerza.
Fuerza
Fuerza: es el producto de una interacción, es decir, de una acción mutua, que se da entre dos cuerpos a la vez.
Características de la Interacción (Fuerza)
Si golpeamos una pelota con los brazos o con cualquier parte del cuerpo, la velocidad de la pelota se modifica y la mano, o la parte del cuerpo afectada, queda dolorida por el golpe. Se dice que los dos cuerpos, la mano y la pelota, por ejemplo, han interactuado, es decir, han ejercido una influencia de uno sobre el otro. Para describir las interacciones que se producen entre los cuerpos, se utiliza el concepto de fuerza. En el ejemplo anterior, la pelota modifica su velocidad. Una de las consecuencias de esta fuerza es que la mano queda dolorida.
Leyes de Newton del Movimiento
Las Leyes de Newton describen la relación entre un cuerpo físico y las fuerzas que actúan sobre él, así como su movimiento en respuesta a dichas fuerzas.
- Todo cuerpo permanece en estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, hasta que una fuerza externa le obliga a modificar su estado.
- El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza aplicada y se realiza en la dirección de esta fuerza. (F = m*a)
- A cada acción se opone una reacción igual y en sentido contrario; o también, las acciones recíprocas entre dos cuerpos son siempre iguales y dirigidas en sentido contrario.
Leyes de Kepler del Movimiento Planetario
Las Leyes de Kepler describen matemáticamente el movimiento de los planetas alrededor del Sol.
- Las órbitas de los planetas son elípticas y el Sol se encuentra en uno de sus focos.
- Una línea que une el Sol con un planeta recorre áreas iguales en tiempos iguales.
- La relación entre los cuadrados de los periodos de órbita de dos planetas es igual a la relación entre los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas. (T² ∝ a³)