4.1. Fuerzas gravitatorias
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| Imagen de NASA. Dominio público |
Las fuerzas gravitatorias son las fuerzas con las que se atraen dos cuerpos cualesquiera, por el simple hecho de tener masa. Estas fuerzas, como todas, van en parejas y cada una actúa sobre uno de los cuerpos.
Su valor depende de la masa de ambos cuerpos y de la distancia a la que se encuentran. Tienen el mismo módulo (valor) y dirección, pero son de sentido contrario.
Un tipo de estas fuerzas es el peso, que no es más que la fuerza con que la Tierra atrae a un cuerpo:
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| Elaboración propia |
Donde m es la masa (kg) y g es la intensidad de la gravedad en la superficie terrestre (9,8 m/s2)
Actividad
No confundas peso y masa
- La masa de un cuerpo es una propiedad característica del mismo, que está relacionada con el número y clase de las partículas que lo forman. Se mide en kilogramos (kg), gramos etc...
- El peso de un cuerpo es la fuerza con que lo atrae la Tierra y depende de la masa del mismo. Se puede medir en kg-fuerza o kilopondio (kp), en newton (N) y en otras unidades.
1 kp = 1 kg · 9,8 m/s2 = 9,8 N
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| Elaboración propia |
Por lo tanto podemos decir que una masa de 1 kg pesará 1 kp o 9,8 N (o lo que es lo mismo, una masa de un kg es atraída por la Tierra con una fuerza de 1 kp o de 9,8 N). O si lo prefieres pesa 1 kgfuerza ya que es atraída por la Tierra con una fuerza de 1 kgfuerza.
En este vídeo te lo explican:
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Vídeo de Ecco en YouTube |
Objetivos
Fíjate que curioso…
Newton, mirando al cielo, se dio cuenta de que si la Luna no seguía en línea recta por el espacio era porque una fuerza tiraba de ella en dirección al centro de la Tierra.
Y se le ocurrió pensar que esa fuerza era la misma fuerza que hacía caer los cuerpos hacia el suelo, y que la Luna estaba dando vueltas en una órbita en un estado continuo de caída libre.
Como resultado de todas estas cavilaciones, y apoyándose en otros descubrimientos científicos, enunció la ley de gravitación universal:
"Dos cuerpos se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa"
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| Elaboración propia | |
Caso práctico
Si te decimos que:
- la masa de la Tierra es 6·1024 kg
- la masa de la Luna es 7,34 ·1022 kg
- la distancia desde el centro de la Tierra al centro de la Luna es 384400 km
¿Eres capaz de calcular la fuerza de interacción entre la Tierra y la Luna?
RECUERDA: NOTACIÓN CIENTÍFICA
En el problema anterior y en el siguiente, estamos empleando números muy grandes. Para los números muy grandes y para los muy pequeños, usamos una forma especial para escribirlos: la notación científica.
En el siguiente vídeo de elaboración propia tienes una explicación introductoria a la notación científica y cómo se utiliza en la calculadora.
Y en este otro vídeo de elaboración propia se explica cómo se realiza una operación algo más complicada con la calculadora.
Intenta ahora realizar con la calculadora las operaciones para calcular la fuerza de interacción de los dos problemas mencionados.
Caso práctico
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| Elaboración propia a partir de imágenes en Wikimedia commons 1 y 2. Dominio Público |
¿Lo intentas?
La Estación Espacial Internacional está a unos 400 kilómetros de altitud y, con una masa cercana a las 420 toneladas, tarda solo 92 minutos en dar una vuelta completa al planeta. En ella se realizan numerosos experimentos para la previsión del cambio climático, predicción del tiempo o respuesta a desastres naturales.
Ahora se trata de que calcules la fuerza de interacción entre la Tierra y la Estación Espacial Internacional (IIS). No te agobies, los datos que necesitas ya los tienes en el apartado anterior:
- masa de la Tierra = 6·1024 kg
- G (6,67·10-11 N.m2/kg2)
- te facilitamos el radio de la Tierra (6371 km = 6371000 m)
Inténtalo, y si no puedes... ya sabes, haz clic y mira cómo se hace. ¡Cuidado con las unidades! Recuerda que 1 tonelada equivale a 1000 kg!
Conocimiento previo
Respecto a la gravedad, no te hemos dicho toda la verdad. Si la curiosidad te pica... ¡Atención al siguiente vídeo!
¿Qué es la gravedad? de MinutoDeFísica en YouTube
Actividad desplegable
Pregunta Verdadero-Falso
Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas: