Tema 1.- Campo gravitatorio

Esta unidad contiene una revisión histórica del estudio del universo con las teorías geocéntricas y heliocéntricas, hasta que llegamos a las leyes de Kepler, leyes que se ajustaban a lo obtenido experimentalmente, si bien se desconocía las causas que motivaban que el movimiento planetario ocurriera de este modo.
Se introduce una magnitud fundamental en el movimiento planetario: el momento angular. Su conservación nos dará las principales características que definió Kepler en sus leyes. 

Estuidaremos también la ley de la Gravitación Universal, sus antecedentes y sus consecuencias. Veremos cómo esta ley explica las leyes experimentales de Kepler y determina de qué depende la constante k de la 3ª ley, así como su sentido físico.

Por último veremos el concepto de campo gravitatorio, así como las magnitudes propias del campo: intensidad de campo y fuerza, potencial y energía potencial (desde el punto de vista dinámico y desde el punto de vista energético).
Estudiaremos también el campo creado por un cuerpo esférico así como las órbitas que describen los cuerpos sujetos a estos campos.
Este tema es muy importante por los conceptos que introduce. Es esencial su comprensión, puesto que los mismos conceptos serán manejados en otros temas como es el caso del campo Eléctrico, básicamente igual al campo gravitatorio, aunque ya veremos que con algunas diferencias fundamentales.

Contenidos

  • Movimiento de los planetas a través de la historia 
    • Teorías geocéntricas
    • Teorías heliocéntricas
    • Leyes de Kepler
  • La traslación de los planetas
  • Momento angular
    • Conservación del momento angular
    • Momento angular de traslación de los planetas
    • Consecuencia de la constancia del momento angular planetario ( esta demostración constituyó un ejercicio en uno de los exámenes de selectividad de la comunidad de Madrid )
  • Es muy importante tener en cuenta que en todo movimiento circular uniforme ( velocidad angular constante, o lo que es lo mismo, sólo varía la dirección de v pero no su módulo ) la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es una fuerza centrípeta, es decir, se verifica lo siguiente: FG=Fn –> GMm/R2 =  mv2/R = mw2R

IMPORTANTE: si el movimiento no es circular ( es helíptico ) no podremos decir que la fuerza que actúa sobre el cuerpo verifica la igualdad anterior.

  • La ley de gravitación Universal
    • Fuerzas gravitatorias en un conjunto de masas ( principio de superposición )
    • Consecuencias de la ley de gravitación universal
    • Aceleración de caída libre de los cuerpos en las superficies planetarias
    • Significado físico de la constante K en la 3ª ley de Kepler
  • El campo gravitatorio
    • Intensidad del campo gravitatorio
      • Campo gravitatorio producido por cuerpos esféricos ( sólo las conclusiones y no el modo de llegar a ellas )
      • Principio de superposición de campos
    • El campo gravitatorio desde un enfoque energético
      • Energía potencial gravitatoria
      • Potencial gravitatorio
      • Representación gráfica del campo gravitatorio
        • Representación mediante líneas de fuerza
        • Representación mediante superficies equipotenciales
    • Aspectos energéticos del movimiento de los cuerpos en un campo gravitatorio
      • Energía de amarre o ligadura
      • Velocidad de escape
      • Energía y órbitas

Ejercicios del tema

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