Grado 10
  1. Mecánica  1.1. Dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y Rapidez  1.1.5. Aceleración  1.1.6. Representación gráfica del movimiento  1.1.7. Ecuaciones de movimiento  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Movimiento de un proyectil  1.1.10. Velocidad relativa  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton  1.2.2. Inercia y masa  1.2.3. Fuerza y sus tipos  1.2.4. fuerza de acción y reacción  1.2.5. La fricción y sus efectos  1.2.6. Coefficient of friction  1.2.7. Movimiento circular  1.2.8. Fuerza centrípeta y aceleración centrípeta  1.2.9. Momentum e Impulso  1.2.10. Conservación del momento  1.2.11. Tercera ley de Newton y aplicaciones  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial  1.3.5. Energía mecánica  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.3.8. Fuentes de energía renovables y no renovables  1.4. Fuerza gravitacional  1.4.1. La ley de gravitación universal de Newton  1.4.2. Campo gravitacional y fuerza del campo  1.4.3. Aceleración debida a la gravedad en diferentes planetas  1.4.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.4.5. Órbitas y satélites  1.4.6. Peso y peso aparente  1.4.7. Energía potencial gravitacional
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólido, líquido y gas  2.1.2. Estructura molecular de la materia  2.1.3. Fuerzas intermoleculares  2.1.4. Plasma y condensado de Bose–Einstein  2.2. Presión  2.2.1. Definición de Presión  2.2.2. Presión en líquidos  2.2.3. Presión atmosférica  2.2.4. Principio de Pascal  2.2.5. El principio de Arquímedes y la flotabilidad  2.2.6. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Elasticidad  2.3.1. La ley de Hooke  2.3.2. Tensión y deformación  2.3.3. Límite elástico y módulo de elasticidad  2.3.4. Aplicaciones de la elasticidad
  3. Física térmica  3.1. calor y temperatura  3.1.1. Diferencia entre calor y temperatura  3.1.2. Escala de temperatura  3.1.3. Dilatación térmica  3.1.4. Equilibrio térmico  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conductividad  3.2.2. Convección  3.2.3. Radiación  3.2.4. Aislamiento y sus aplicaciones  3.3. Propiedades térmicas de la materia  3.3.1. Capacidad calorífica específica  3.3.2. Calor latente y cambio de fase  3.3.3. Punto de ebullición y punto de fusión  3.3.4. Motores térmicos y refrigeración  3.4. Leyes de la Termodinámica  3.4.1. Ley cero de la termodinámica  3.4.2. Primera ley de la termodinámica  3.4.3. Segunda ley de la termodinámica  3.4.4. Ciclo de Carnot
  4. Ondas y óptica  4.1. Nature and properties of waves  4.1.1. Tipos de ondas en la naturaleza y propiedades de las ondas  4.1.2. Olas transversales y longitudinales  4.1.3. Parámetros de las ondas  4.1.4. Reflexión y refracción de ondas  4.1.5. Superposición e Interferencia  4.1.6. Ondas estacionarias y resonancia  4.1.7. Efecto Doppler  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Características de las ondas sonoras  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Aplicaciones de las ondas sonoras  4.2.4. Ultrasonido y sus usos  4.3. Ondas de Luz y Óptica  4.3.1. Naturaleza de la luz  4.3.2. Reflexión de la luz  4.3.3. Leyes de la reflexión  4.3.4. Espejos y Formación de Imágenes  4.3.5. Refracción de la luz  4.3.6. La Ley de Snell  4.3.7. Lentes y Formación de Imágenes  4.3.8. Reflexión interna total y ángulo crítico  4.3.9. Fibra óptica  4.4. Instrumentos Ópticos  4.4.1. Microscopio  4.4.2. Telescopio  4.4.3. Ojo humano y defectos de visión  4.4.4. Cámara y su principio de funcionamiento
  5. Electricidad y Magnetismo  5.1. Electrostática  5.1.1. Carga eléctrica y sus propiedades  5.1.2. Conductores e Aislantes  5.1.3. La ley de Coulomb  5.1.4. Campo eléctrico y líneas de campo  5.1.5. Potencial eléctrico y diferencia de potencial  5.1.6. Capacitores y Capacitancia  5.2. Electricidad Actual  5.2.1. Corriente eléctrica y su medición  5.2.2. La ley de Ohm  5.2.3. Resistencia y resistividad  5.2.4. Circuitos en Serie y en Paralelo  5.2.5. Energía y potencia eléctricas  5.2.6. Leyes de Kirchhoff  5.3. Magnetismo y Electromagnetismo  5.3.1. Campo magnético y líneas de campo  5.3.2. Efectos magnéticos de la corriente eléctrica  5.3.3. Inducción electromagnética  5.3.4. Leyes de Faraday de la inducción electromagnética  5.3.5. Transformadores y Aplicaciones  5.3.6. Corriente AC y DC
  6. Física Moderna  6.1. Física nuclear  6.1.1. Estructura del átomo  6.1.2. Modelo atómico de Bohr  6.1.3. Niveles de Energía del Electrón  6.1.4. Rayos X y aplicaciones  6.2. Radiactividad  6.2.1. Tipos de radiación  6.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  6.2.3. Reacciones nucleares y aplicaciones  6.2.4. Fisión y Fusión  6.3. Física cuántica  6.3.1. Dualidad onda-partícula  6.3.2. Efecto fotoeléctrico  6.3.3. Cuantización de la energía  6.3.4. El principio de incertidumbre de Heisenberg
  7. Electrónica y Comunicación  7.1. Semiconductores  7.1.1. Conductores, aislantes y semiconductores  7.1.2. Diodos y sus aplicaciones  7.1.3. Transistores y Puertas Lógicas  7.1.4. LEDs y fotodiodos  7.2. Sistemas de Comunicación  7.2.1. Fundamentos de la comunicación  7.2.2. Señales analógicas y digitales  7.2.3. Comunicación inalámbrica y fibra óptica  7.2.4. Ondas de radio y modulación

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Fuerza gravitacional


La gravedad es una fuerza que actúa entre dos objetos con masa. Es una fuerza invisible que atrae los objetos entre sí. Es la fuerza que nos mantiene de pie en la Tierra, permite que la Luna orbite alrededor de la Tierra y permite que los planetas giren alrededor del Sol.

Historia de la gravitación

El concepto de gravedad ha sido estudiado durante siglos. Uno de los científicos más famosos que trabajó en la gravedad fue Sir Isaac Newton. Formuló la ley de la gravitación universal a finales del siglo XVII. La historia dice que Newton estaba sentado bajo un manzano cuando una manzana cayó sobre su cabeza, lo que le llevó a preguntarse por qué los objetos caen hacia la Tierra. Su curiosidad acerca de este fenómeno lo llevó a desarrollar la teoría de que todos los objetos en el universo ejercen una fuerza gravitacional entre sí.

La ley de la gravitación universal de Newton

La ley de la gravitación universal de Newton explica cómo funciona esta fuerza. Esta ley dice que toda masa puntual en el universo atrae a toda otra masa puntual con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros. Su fórmula es:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Dónde:

  • F es la fuerza gravitacional entre los dos objetos (en newtons).
  • G es la constante gravitacional, que es aproximadamente igual a 6.674 × 10^-11 N m^2/kg^2.
  • m1 y m2 son las masas (en kilogramos) de los dos objetos.
  • r es la distancia (en metros) entre los centros de las dos masas.

Un ejemplo simple

Imagina que tienes dos pequeñas bolas en el espacio. Si una bola tiene una masa de 2 kg y la otra tiene una masa de 3 kg, que están a 1 metro de distancia, puedes calcular la fuerza gravitacional entre ellas.

m1 = 2 kg
m2 = 3 kg
r = 1 m
F = G * (2 kg * 3 kg) / (1 m)^2 = 6G

Este resultado nos dice que la fuerza entre estas dos bolas es seis veces la constante gravitacional G

Importancia de la fuerza gravitacional

La fuerza de la gravedad es algo que experimentamos en nuestra vida cotidiana, incluso si no siempre la vemos directamente. Aquí hay algunos ejemplos de cómo la gravedad es importante:

  • Mantiene los planetas girando alrededor del Sol.
  • Esto hace que los objetos caigan hacia la tierra cuando caen.
  • Sostiene los gases en el Sol y otras estrellas, haciendo que se formen.
  • Esto afecta las mareas en los océanos de la Tierra.

Campo gravitatorio

El campo gravitatorio es la región del espacio alrededor de un objeto en la que otro objeto experimentará la fuerza de atracción gravitatoria. La intensidad del campo gravitatorio se mide en newtons por kilogramo (N/kg) y a menudo se llama la aceleración debida a la gravedad.

La intensidad promedio del campo gravitatorio en la Tierra es de aproximadamente 9.8 N/kg. Esto significa que por cada kilogramo de masa, la fuerza gravitacional es de 9.8 newtons.

Ejemplo visual: campo gravitatorio

Imagina un objeto masivo como la Tierra. Un objeto más pequeño como un satélite se mueve hacia la Tierra. Las flechas a continuación muestran la fuerza gravitacional que actúa sobre el satélite a medida que se acerca.

Masa de la Tierra | V
-------> -------> -------> Satélite

A medida que el satélite se acerca a la Tierra, la fuerza gravitacional aumenta, atrayéndolo hacia el planeta.

Peso y masa

El peso es la fuerza ejercida por un campo gravitatorio sobre un objeto. Es importante distinguir entre peso y masa. La masa es la cantidad de materia contenida en un objeto y se mide en kilogramos. El peso, en cambio, es la fuerza gravitacional que actúa sobre esa masa.

El peso se puede calcular utilizando esta fórmula:

Peso = Masa * g

Donde g es la aceleración debida a la gravedad.

Ejemplo de cálculo de peso

Si tu masa es de 50 kg y estás de pie en la Tierra, tu peso se puede calcular de la siguiente manera:

Masa = 50 kg
g = 9.8 N/kg
Peso = 50 kg * 9.8 N/kg = 490 N

Por lo tanto, una persona con una masa de 50 kilogramos ejerce una fuerza de 490 newtons hacia la Tierra.

Comprensión de las órbitas

Una órbita es una trayectoria curva que un cuerpo celeste, como un planeta o una luna, toma alrededor de otro cuerpo debido a la fuerza de la gravedad. Las órbitas son típicamente elípticas, lo que significa que tienen una forma ovalada.

Los planetas giran alrededor del Sol y las lunas giran alrededor de los planetas, porque existe una atracción gravitacional entre estos cuerpos. Es por eso que la Tierra continúa girando alrededor del Sol y no se aleja hacia el espacio.

Ejemplo visual: órbitas

Aquí hay una representación de la Tierra girando alrededor del Sol:

Sol | V
*
/ 
/ 
| Tierra
 /
 / *

La trayectoria tomada por la Tierra es elíptica, por eso la Tierra está a veces más cerca del Sol y a veces más lejos.

Gravedad en otros planetas

La fuerza de gravedad varía en diferentes planetas y cuerpos celestes. Esta diferencia se debe a la masa y el radio del planeta. Por ejemplo, la gravedad en Marte es de aproximadamente 3.7 m/ s2, que es mucho más débil que la gravedad de la Tierra.

Esta diferencia en la gravedad significaría que un objeto pesaría menos en Marte que en la Tierra, incluso si su masa permaneciera sin cambios.

Velocidad de escape

La velocidad de escape es la velocidad que un objeto debe alcanzar para liberarse de la atracción gravitacional de otro objeto. Es importante en los viajes espaciales. La fórmula para calcular la velocidad de escape es:

v = √(2 * G * M / r)

Donde:

  • v es la velocidad de escape.
  • G es la constante gravitacional.
  • M es la masa del cuerpo celeste (como un planeta).
  • r es el radio del cuerpo celeste.

Ejemplo de cálculo de velocidad de escape

Para la Tierra, podemos usar los siguientes valores para encontrar su velocidad de escape:

G = 6.674 × 10^-11 N m^2/kg^2
M = 5.972 × 10^24 kg (masa de la Tierra)
r = 6.371 × 10^6 m (radio de la Tierra)
v = √(2 * 6.674 × 10^-11 * 5.972 × 10^24 / 6.371 × 10^6)
v ≈ 11,186 m/s

Esto significa que cualquier objeto tendría que viajar a una velocidad de aproximadamente 11,186 metros por segundo para escapar de la gravedad de la Tierra.

Conclusión

La gravedad es esencial para entender cómo interactúan los objetos en el espacio y en la Tierra. Desde mantener unidas a las galaxias hasta determinar cuán pesado se siente un objeto, la gravedad es una de las fuerzas fundamentales que dan forma a nuestro universo. Afecta no solo el movimiento de los planetas y las lunas, sino también la estructura del universo.


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