Que establece la ley de la gravitación universal

Que establece la ley de la gravitación universal

Enunciar la ley universal de la gravitación de newton expresarla en forma matemática

Aunque puede que una manzana no golpeara la cabeza de Sir Isaac Newton como sugiere el mito, la caída de una de ellas sí inspiró a Newton uno de los grandes descubrimientos de la mecánica: La Ley de la Gravitación Universal. Reflexionando sobre por qué la manzana nunca cae hacia los lados o hacia arriba o en cualquier otra dirección que no sea la perpendicular al suelo, Newton se dio cuenta de que la propia Tierra debía ser la responsable del movimiento descendente de la manzana.

Al teorizar que esta fuerza debía ser proporcional a las masas de los dos objetos implicados, y utilizando una intuición previa sobre la relación inversa al cuadrado de la fuerza entre la Tierra y la Luna, Newton pudo formular una ley física general por inducción.

La Ley de la Gravitación Universal establece que toda masa puntual atrae a cualquier otra masa puntual del universo mediante una fuerza que apunta en línea recta entre los centros de masa de ambos puntos, y esta fuerza es proporcional a las masas de los objetos e inversamente proporcional a su separación. La Ley se aplica a todos los objetos con masa, grandes o pequeños. Dos objetos grandes pueden considerarse como masas puntuales, si la distancia entre ellos es muy grande en comparación con sus tamaños o si son esféricamente simétricos. En estos casos, la masa de cada objeto puede representarse como una masa puntual situada en su centro de masa.

Fórmula de la fuerza gravitatoria

De acuerdo con esta ley, dos masas puntuales se atraen con una fuerza que es directamente proporcional a las masas de estos cuerpos \({m_1}\) y \({m_2},\) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos:

Del mismo modo, la fuerza de atracción \({\mathbf{F}_{21}} del primer cuerpo actúa sobre el segundo cuerpo de masa \({m_2},\) Ambas fuerzas \({\mathbf{F}_{12}} y \({\mathbf{F}_{21}} son iguales y dirigidas a lo largo de \(\mathbf{r},\) donde

Con una gran diferencia en la masa de los cuerpos, podemos despreciar la masa del cuerpo más pequeño en el lado derecho de esta ecuación. Por ejemplo, la masa del Sol es \(333,000\) veces mayor que la masa de la Tierra. En este caso, la ecuación diferencial puede escribirse de forma más sencilla:

La interacción gravitatoria de los cuerpos tiene lugar a través de un campo gravitatorio, que puede describirse mediante un potencial escalar \(\varphi.\) La fuerza que actúa sobre un cuerpo de masa \(m,\) situado en un campo con potencial \(\varphi,\) es igual a

Las leyes básicas del movimiento planetario fueron establecidas por Johannes Kepler \(\left(1571-1630\right)\Na partir del análisis de las observaciones astronómicas de Tycho Brahe \(\left(1546-1601\right)\N.) En 1609, Kepler formuló las dos primeras leyes. La tercera ley fue descubierta en 1619. Más tarde, a finales del siglo XVII, Isaac Newton demostró matemáticamente que las tres leyes de Kepler son una consecuencia de la ley de la gravitación universal.

Constante gravitatoria universal

Dos asteroides ejercen una fuerza gravitatoria entre sí. ¿En qué factor cambiaría esta fuerza si uno de los asteroides duplicara su masa, el otro triplicara su masa y la distancia entre ellos se cuadruplicara?

Ahora tenemos que encontrar la velocidad del primer satélite. Como el satélite está en órbita (movimiento circular), tenemos que encontrar la velocidad tangencial. Podemos hacerlo hallando la aceleración centrípeta a partir de la fuerza centrípeta.

Ahora podemos encontrar la velocidad tangencial, utilizando la ecuación de la aceleración centrípeta. De nuevo, recuerda que el radio es igual a la suma del radio de la Tierra y la altura del satélite.

Este valor es la velocidad tangencial, o la velocidad inicial del primer satélite. Podemos introducirlo en la ecuación de la conversación del momento para resolver la velocidad final de los dos satélites.

El nuevo planeta tiene un radio igual al doble del de la Tierra. Esto significa que tiene un radio de 2r. Tiene la misma masa que la Tierra, mE. Utilizando estas variables, podemos establecer una ecuación para la aceleración debida a la gravedad en el nuevo planeta.

Constante gravitatoria

La ley de la gravitación universal de Newton se suele enunciar como que toda partícula atrae a cualquier otra partícula del universo con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros[nota 1] La publicación de la teoría se ha conocido como la «primera gran unificación», ya que supuso la unificación de los fenómenos de gravedad previamente descritos en la Tierra con los comportamientos astronómicos conocidos[1][2][3].

Se trata de una ley física general derivada de observaciones empíricas mediante lo que Isaac Newton denominó razonamiento inductivo[4]. Forma parte de la mecánica clásica y fue formulada en la obra de Newton Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica («los Principia»), publicada por primera vez el 5 de julio de 1687. Cuando Newton presentó el Libro 1 del texto inédito en abril de 1686 a la Royal Society, Robert Hooke afirmó que Newton había obtenido de él la ley del cuadrado inverso.

En el lenguaje actual, la ley afirma que toda masa puntual atrae a cualquier otra masa puntual mediante una fuerza que actúa a lo largo de la línea que cruza los dos puntos. La fuerza es proporcional al producto de las dos masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas[5].

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