LA FUERZA DE GRAVEDAD


Categoría: Pandilla Petit, (preescolar y 1ro. y 2do. año de primaria)
Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia

Asesor: LUZ AMELIA OJEDA GARCÍA

Autor: Barbara Zamorategui Garcia ()

Grado:

Resumen

La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación.

Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos situados en las proximidades de un planeta, experimentamos una aceleración dirigida hacia la zona central de dicho planeta , si no estamos sometidos al efecto de otras fuerzas. Albert Einstein demostró que: Dicha 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. Aunque puede representarse como un campo tensorial de fuerzas ficticias.

La gravedad posee características atractivas, mientras que la denominada energía oscura tendría características de fuerza gravitacional repulsiva, causando la acelerada expansión del universo.

Pregunta de Investigación

¿Qué es la fuerza de gravedad ?

Planteamiento del Problema

La gravedad es un fenómeno que nos ayuda a mantenernos en tierra y poder desplazarnos  de un lado a otro, y como en la tierra si hay gravedad nos podemos mantener y en espacio no.

Antecedentes

En la teoría newtoniana de la gravitación, los efectos de la gravedad son siempre atractivos, y 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 de características homogéneas). La gravedad newtoniana tiene un alcance teórico infinito; pero la fuerza es mayor si los objetos están próximos, y mientras se

 

van alejando dicha fuerza pierde intensidad. Además Newton postuló que la gravedad es una acción a distancia (y por tanto a nivel relativista no es una descripción correcta, sino solo una primera aproximación para cuerpos en movimiento muy lento comparado con la velocidad de la luz).

La ley de la gravitación universal formulada por Isaac Newton postula que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa  sobre otra con masa es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:

donde  es el vector unitario que dirigido de la partícula 1 a la 2, esto es, en la dirección del vector , y  es la constante de gravitación universal, siendo su valor aproximadamente 6,674 × 10−11 N·m²/kg².

Por ejemplo, usando la ley de la gravitación universal, podemos calcular la fuerza de atracción entre la Tierra y un cuerpo de 50 kg. La masa de la Tierra es 5,974 × 1024 kg y la distancia entre el centro de gravedad de la Tierra (centro de la tierra) y el centro de gravedad del cuerpo es 6378,14 km (igual a 6 378 140 m, y suponiendo que el cuerpo se encuentre sobre la línea del Ecuador). Entonces, la fuerza es:

La fuerza con que se atraen la Tierra y el cuerpo de 50 kg es 490.062 N (NewtonsSistema Internacional de Unidades), lo que representa 50 kgf (kilogramo-fuerzaSistema Técnico), como cabía esperar, por lo que decimos simplemente que el cuerpo pesa 50 kg.

Dentro de esta ley empírica, tenemos estas importantes conclusiones:

  • Las fuerzas gravitatorias son siempre atractivas. El hecho de que los planetas describan unaórbita cerrada alrededor del Sol indica este hecho. Una fuerza atractiva puede producir también órbitas abiertas, pero una fuerza repulsiva nunca podrá producir órbitas cerradas.
  • Tienen alcance infinito. Dos cuerpos, por muy alejados que se encuentren, experimentan esta fuerza.
  • La fuerza asociada con la interacción gravitatoria es central.
  • A mayor distancia menor fuerza de atracción, y a menor distancia mayor la fuerza de atracción.

A pesar de los siglos, hoy sigue utilizándose cotidianamente esta ley en el ámbito del movimiento de cuerpos incluso a la escala del Sistema Solar, aunque esté desfasada teóricamente. Para estudiar el fenómeno en su completitud hay que recurrir a la teoría de la Relatividad General.

La ley de Newton aplicada a un sistema de dos partículas o dos cuerpos, cuyas dimensiones físicas son pequeñas comparadas con las distancias entre ellos, lleva a que ambos cuerpos describirán una curva cónica (elipse, parábola o hipérbola) respecto a un sistema de referencia inercial con origen en el centro de masa del sistema, que además coincidirá con uno de los focos de la cónica. Si la energía total del sistema (energía potencial más energía cinética de los cuerpos) es negativa, entonces las curvas cónicas que dan la trayectoria de ambos cuerpos serán elipses. Ese resultado fue la primera deducción teórica de que los planetas reales se mueven en trayectorias que, con bastante aproximación, son elipses, y permitió explicar diversas observaciones empíricas resumidas en las leyes de Kepler.

Problema de los tres cuerpos

De acuerdo con la descripción newtoniana, cuando se mueven tres cuerpos bajo la acción de su campo gravitatorio mutuo, como el sistema Sol-Tierra-Luna, la fuerza sobre cada cuerpo es justamente la suma vectorial de las fuerzas gravitatorias ejercidas por los otros dos. Así las ecuaciones de movimiento son fáciles de escribir pero difíciles de resolver ya que no son lineales. De hecho, es bien conocido que la dinámica del problema de los tres cuerpos de la mecánica clásica es una dinámica caótica.

Desde la época de Newton se ha intentado hallar soluciones matemáticamente exactas del problema de los tres cuerpos, hasta que a finales del siglo XIX Henri Poincaré demostró en un célebre trabajo que era imposible una solución general analítica (sin embargo, se mostró también que por medio de series infinitas convergentes se podía solucionar el problema). Solo en algunas circunstancias son posibles ciertas soluciones sencillas. Por ejemplo, si la masa de uno de los tres cuerpos es mucho menor que la de los otros dos (problema conocido como problema restringido de los tres cuerpos), el sistema puede ser reducido a un problema de dos cuerpos más otro problema de un solo cuerpo.

 

Mecánica relativista: Teoría general de la relatividad

Albert Einstein revisó la teoría newtoniana en su teoría de la relatividad general, describiendo la interacción gravitatoria como una deformación de la geometría del espacio-tiempo por efecto de la masa de los cuerpos; el espacio y el tiempo asumen un papel dinámico.

Según Einstein, no existe el empuje gravitatorio; dicha fuerza es una ilusión, un efecto de la geometría. Así, la Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo. Una hormiga, al caminar sobre un papel arrugado, tendrá la sensación de que hay fuerzas misteriosas que la empujan hacia diferentes direcciones, pero lo único que existe son pliegues en el papel, su geometría.1

La deformación geométrica viene caracterizada por el tensor métrico que satisface las ecuaciones de campo de Einstein. La “fuerza de la gravedad” newtoniana es solo un efecto asociado al hecho de que un  observador en reposo respecto a la fuente del campo no es un  observador   inercial y por tanto al tratar de aplicar el equivalente relativista de las leyes de Newton mide fuerzas ficticias dadas por los símbolos de Christoffel de la métrica del espacio-tiempo.

Objetivo

Dar a conocer que es la fuerza de gravedad.

Justificación

Me intereso este tema por qué nos comprendía por que los astronautas necesitan algo que los mantuviera amarrados cerca de la nave.

Hipótesis

Sí doy a conocer que es la fuerza de gravedad, entonces será posible que más personas entiendan y se interesen en este tema.

Método (materiales y procedimiento)

Mi metodología fue una investigación en internet.

Ya qué mi proyecto consiste en dar a conocer que es la fuerza de gravedad y no consiste en realizar algún experimento.

Galería Método

Resultados

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

Concluí que los humanos y los objetos no pesan lo mismo en la tierra que en el espacio, esto quiere decir que el peso no solo tiene que ver con la masa de cada uno de sus cuerpos, si no también con la gravedad.

Cuanta más masa tenga un objeto o mas gravedad haya, mas pesara.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Antecedentes-De-La-Fuerza-De-Gravedad/5860259.htmlhttp://angelitomagno.es/la-historia-de-la-gravedad/http://www.ecured.cu/index.php/Ley_de_la_gravedad



LA FUERZA DE GRAVEDAD

Summary

Research Question

WHAT IS THE GRAVITY FORCE ?

Problem approach

 

Gravity is a phenomenon that helps us stay on the ground and to move from one place to another, and how on earth if we can keep gravity and space no.

This is because there is no gravity.

Background

Objective

 

Let people know what is the gravity force.

Justification

I`m interested in this topic because I don`t know why the astronauts need something to keep them attached to the space ship.

 

Hypothesis

 

If I let people know what is the gravity force , then it will be possible that  more people understand and they are interested in this topic.

Method (materials and procedure)

Results

Discussion

Conclusions

I concluded that humans and objects do not weigh the same on Earth as in space, this means that the weight not only has to do with the mass of each of their bodies, but also with gravity.

As more mass and object has , or more gravity , The more it will weight.

Bibliography