Fisica Cap 11 Gravitación Universal 1












Objetivos

Conocer algunos aspectos históricos sobre cómo evolucionó la Teoría de la gravitación.
Conocer las leyes de Kepler para el movimiento planetario y cómo estas fueron deducidas.
Conocer la ley Universal de la gravitación y todos los argumentos que permitieron establecerla.
Establecer qué es el campo gravitatorio como ente responsable de la interacción gravitacional, asítambién las magnitudes que lo caracterizan su intensidad y la energía potencial gravitatoria.
Ver que la ley Universal de la gravitación encuentra aplicación en el movimiento satelital y en el cálculo de las velocidades cósmicas.


A través de la historia de la humanidad, el avance de las diferentes áreas del conocimiento se debe a la contribución de muchas personas que se han dedicado a observar,comparar, buscar relaciones básicas, y analizar las causas de determinados fenómenos y luego proponer hipótesis o leyes para explicarlos.

Hablar de gravitación implica referirnos indudablemente a T. Brahe, J. Kepler, Isaac Newton, debido a que este gran matemático y filósofo de la naturaleza, le dio forma y comprensión a algo, que para su época era incomprensible: El movimiento de los planetas. Sinembargo el estudio del movimiento planetario no se inicia con Newton, sino mas bien data desde que el hombre se percató de que los eventos desarrollados en la Tierra guardaban cierta relación con la posición de los astros, es decir a fenómenos periódicos como las estaciones que se vinculaban con las cosechas.

La investigación del universo ha rebasado las fronteras de la Tierra, para ir más alládel espacio inmediato que la rodea, con el creciente avance tecnológico, el hombre es capaz de explorar y descubrir cuerpos que se encuentran a distancias tales que ningún hombre hubiese podido alcanzar, aun viajando a la velocidad de la luz.
Ley de Gravitación Universal

Según la famosa leyenda, Isaac Newton, sentado bajo un manzano, meditaba sobre la fuerza que mueve a los astros en el cielo,cuando vio caer una manzana al suelo. Este suceso tan trivial fue para él la clave del Ejemplo Ilustrativo que le intrigaba: se dio cuenta de que el movimiento de los cuerpos celestes es regido por la misma fuerza que atrae una manzana al suelo: la fuerza de gravedad. Newton descubrió que la gravitación es un fenómeno universal que no se restringe a nuestro planeta. Aun siendo poco veraz, estáleyenda ilustra uno de los acontecimientos que señalan el nacimiento de la ciencia moderna: la unión de la física celeste con la física terrestre.

Es justo mencionar que, antes de Newton, el intento más serio que hubo para explicar el movimiento de los planetas se debe al científico inglés Robert Hooke, contemporáneo de Newton, En 1674, Hooke ya había escrito:

… todos los cuerpos celestes ejercenuna atracción o poder gravitacional hacia sus centros; que atraen, no sólo, sus propias partes evitando que se escapen de ellos, como vemos la Tierra, sino también atraen todos los cuerpos celestes que se encuentran dentro de su actividad.

Sin esa atracción, prosigue Hooke, los cuerpos celestes se moverían en línea recta, pero ese poder gravitacional curva sus trayectorias y los fuerza a moverseen círculos, elipses o alguna otra curva. Tal era el panorama de la mecánica celeste cuando Newton, alrededor de 1685, decidió atacar el ejemplo Ilustrativo del movimiento de los planetas utilizando un poderosísimo formalismo matemático que él mismo había inventado en su juventud; el cálculo diferencial e integral. Logró demostrar que las tres leyes de Kepler son consecuencias de una atraccióngravitacional entre el sol y los planetas.

Todos lo cuerpos en el Universo se atraen gravitacionalmente. Newton descubrió que la fuerza de atracción entre dos cuerpos es proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Así, si y son las masas de los cuerpos y “d” la distancia entre ellos, la fuerza F con la que atraen está dada por la siguiente...