Gravedad: Práctica del péndulo

Práctica de péndulo (gravedad)

Introducción
La gravedad en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales (la interacción nuclear fuerte, interacción nuclear débil, interacción electromagnética y la interacción gravitatoria). Produce la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico (que bien pueden ser estrellas, planetas, asteroides,cinturones, cometas, exoplanetas, nebulosas, etc.)
La gravedad la podemos percibir por la sensación de peso (que es una fuerza). Por ejemplo, si estamos en las proximidades de un planeta, podemos experimentar una aceleración dirigida hacia la zona central de dicho planeta, a no ser que estemos sometidos a otras fuerzas. En la superficie terrestre, por ejemplo, la aceleración que da lugar a la gravedades de aproximadamente 9.81 m/s2.
Albert Einstein dijo que tal fuerza “es una ilusión, un efecto de la geometría del espacio-tiempo. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo”.
La gravedad posee características atractivas. Podemos mencionar sus efectos en la órbita de la Luna alrededor de la Tierra, o la de ésta alrededordel Sol, etc.
Isaac Newton fue el primero en decir que la fuerza que haga que los objetos caigan con aceleración constante en la Tierra y la fuerza que mantener en movimiento los planetas y las estrellas, son de la misma naturaleza. Formuló la primera Teoría General de la Gravitación.
La Ley de la Gravitación Universal de Newton, es parte de la Mecánica clásica. Nos dice que los efectos de lagravedad son atractivos, siempre, y que la fuerza resultante se calcula respecto del centro de gravedad de ambos objetos.
En el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que en la mayoría de los cuerpos celestes con características homogéneas.
La gravedad tiene un alcance teórico infinito, pero la fuerza es mayor si los objetos están próximos, y mientras se vanalejando dicha fuerza pierde intensidad.
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
2
Donde F es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se encuentra en el ejeque une ambos cuerpos. G es la constante de la gravitación universal.
Dentro de esta ley “empírica”, tenemos las siguientes conclusiones:
Las fuerzas gravitatorias siempre son atractivas. Esto se puede apreciar en las órbitas que describen los planteas alrededor del Sol, son cerradas. Una fuerza atractiva puede producir órbitas abiertas pero una fuerza repulsiva jamás podrá producir órbitascerradas.
Tienen alcance infinito. Dos cuerpos, por muy alejados que se encuentren, experimentan esta fuerza.
La fuerza asociada con la interacción gravitatoria es central.
Einstein, de acuerdo con la Teoría de la relatividad General, la gravedad se entiende como un efecto geométrico de la materia sobre el espacio-tiempo.
Cuando una determinada cantidad de materia ocupa una región delespacio-tiempo provoca que éste se deforme. Entonces la fuerza gravitatoria es el efecto que produce la deformación del espacio-tiempo (geometría no euclídea) sobre el movimiento de los cuerpos. Según la teoría, todos los objetos se mueven en el espacio-tiempo, y al deformarse éste, la trayectoria de aquéllos será desviada produciendo su aceleración que es lo que denominamos fuerza de gravedad.
ObjetivoUn péndulo simple se define como una partícula de masa m suspendida del punto O por un hilo inextensible de longitud l y de masa despreciable.
Si la partícula se desplaza a una posición q0 (ángulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el péndulo comienza a oscilar.

El péndulo describe una trayectoria circular, un arco de una circunferencia de radio l. Estudiaremos su movimiento...