Grado 11
  1. Mecánica  1.1. dinámico  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos y tres dimensiones  1.1.3. Desplazamiento y Distancia  1.1.4. Velocidad y rapidez  1.1.5. Aceleración y desaceleración  1.1.6. Análisis gráfico del movimiento  1.1.7. Ecuaciones del movimiento (deducciones avanzadas)  1.1.8. Caída libre y velocidad terminal  1.1.9. Movimiento de proyectiles  1.1.10. Velocidad relativa en una y dos dimensiones  1.1.11. Movimiento de un coche en un plano inclinado  1.2. Dinámica  1.2.1. Leyes del movimiento de Newton y sus aplicaciones  1.2.2. Inercia y la primera ley de Newton  1.2.3. Fuerza y tipos de fuerza  1.2.4. Fricción estática y cinética  1.2.5. Movimiento circular y aceleración centrípeta  1.2.6. Movimiento circular no uniforme  1.2.7. Peralte de carreteras y curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservación del momento en una y dos dimensiones  1.2.10. Aplicaciones de la Tercera Ley de Newton  1.3. Trabajo, Energía y Potencia  1.3.1. Trabajo realizado por una fuerza constante y variable  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética y potencial  1.3.4. Energía potencial gravitacional y elástica  1.3.5. Conservación de la energía mecánica  1.3.6. Energía y potencia instantánea  1.3.7. Eficiencia de las máquinas  1.3.8. Trabajo realizado por fuerzas conservativas y no conservativas  1.4. Movimiento rotacional  1.4.1. Torsión y aceleración angular  1.4.2. Equilibrio rotacional  1.4.3. Momento de inercia y sus aplicaciones  1.4.4. Momento angular y su conservación  1.4.5. Energía cinética del movimiento de rodadura y rotación  1.4.6. Teorema del Eje Paralelo y Perpendicular  1.4.7. Dinámica del movimiento rotacional
  2. Fuerza gravitacional  2.1. Gravitación universal  2.1.1. La ley de gravitación universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional y potencial  2.1.3. Cambio en la aceleración debido a la gravedad  2.1.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  2.1.5. Mecánica orbital y satélites  2.1.6. Velocidad de escape y velocidad orbital  2.1.7. Ingravidez y caída libre  2.1.8. Energía potencial gravitacional y energía en órbitas  2.1.9. Agujeros negros y lente gravitacional
  3. Propiedades de la materia  3.1. Mecánica de fluidos  3.1.1. Densidad y presión en líquidos  3.1.2. La teoría de Pascal y sus aplicaciones  3.1.3. Principio de Arquímedes y Flotabilidad  3.1.4. Ecuación de Bernoulli y sus aplicaciones  3.1.5. Ecuación de continuidad y el efecto Venturi  3.1.6. Tensión superficial y capilaridad  3.1.7. Viscosidad y la Ley de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds y turbulencia  3.2. Elasticidad y deformación  3.2.1. La ley de Hooke y la relación tensión-deformación  3.2.2. Módulo de elasticidad y aplicaciones  3.2.3. Deformación y límite elástico de los sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor y temperatura  4.1.1. Propiedades termométricas y escala de temperatura  4.1.2. Expansión térmica de sólidos, líquidos y gases  4.1.3. Sistema de transferencia de calor  4.1.4. Capacidad calorífica específica y calorimetría  4.1.5. Calor latente y cambio de fase  4.2. Teoría cinética de los gases  4.2.1. Modelo molecular de los gases  4.2.2. Explicación cinética de la temperatura  4.2.3. Ecuación de Gas Ideal y Desviaciones  4.2.4. Camino libre medio y distribución de Maxwell–Boltzmann  4.3. Leyes de la Termodinámica  4.3.1. Zeroth Law y Equilibrio Térmico  4.3.2. Primera Ley y Energía Interna  4.3.3. La Segunda Ley y la Entropía  4.3.4. Ciclo de Carnot y motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores y bombas de calor
  5. Ondas y oscilaciones  5.1. Movimiento Armónico Simple  5.1.1. Ecuaciones del MHS  5.1.2. Energía en MAS  5.1.3. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  5.1.4. Resonancia y aplicaciones  5.1.5. Péndulo y sistema masa-resorte  5.2. Movimiento ondulatorio  5.2.1. Tipos de ondas mecánicas  5.2.2. Movimiento ondulatorio y transporte de energía  5.2.3. Principio de Superposición y Ondas Estacionarias  5.2.4. Reflexión, Refracción y Difracción  5.2.5. Efecto Doppler en sonido y luz  5.2.6. Pulsaciones e interferencia
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Electrostática  6.1.1. Carga eléctrica y conservación  6.1.2. La ley de Coulomb y sus aplicaciones  6.1.3. Campo eléctrico y flujo eléctrico  6.1.4. Potencial eléctrico y energía potencial  6.1.5. Capacitancia y energía almacenada en un condensador  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. La ley de Ohm y la resistencia eléctrica  6.2.2. Resistividad y dependencia de la temperatura  6.2.3. Leyes de Kirchhoff y análisis de circuitos  6.2.4. Potencia eléctrica y eficiencia  6.2.5. Combinación de resistencias  6.3. Magnetismo y electromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos y sus fuentes  6.3.2. Fuerza magnética sobre cargas en movimiento  6.3.3. Inducción electromagnética  6.3.4. Leyes de Faraday y Lenz  6.3.5. Inductancia y Transformador  6.3.6. Corriente alterna y sus aplicaciones
  7. Óptica  7.1. Reflexión y Refracción  7.1.1. leyes de reflexión y refracción  7.1.2. Espejos y lentes  7.1.3. Reflexión interna total y fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferencia y Difracción  7.2.2. Experimento de la doble rendija de Young  7.2.3. Polarización de la luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efecto fotoeléctrico y la teoría de Einstein  8.1.2. Dualidad onda-partícula  8.1.3. El principio de incertidumbre de Heisenberg  8.1.4. Efecto Compton  8.2. Física Atómica y Nuclear  8.2.1. Modelo atómico y niveles de energía  8.2.2. Desintegración radiactiva y vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear
  9. Electrónica y Comunicación  9.1. Semiconductores  9.1.1. uniones pn y diodo  9.1.2. Transistores y compuertas lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados y Aplicaciones  9.2. Sistemas de comunicación  9.2.1. Conceptos básicos de la comunicación analógica y digital  9.2.2. Comunicación Inalámbrica y Óptica  9.2.3. Modulación y Demodulación

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La ley de gravitación universal de Newton


Introducción

La ley de gravitación universal de Newton es un principio fundamental que describe cómo los objetos en el universo se atraen entre sí con una fuerza llamada gravedad. Este concepto es importante para entender el comportamiento de los cuerpos celestes y los fenómenos terrestres. En términos simples, esta ley establece que cada masa atrae a cada otra masa en el universo con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros.

Interpretación de la ley

La expresión matemática de la ley de gravitación universal de Newton se da de la siguiente manera:

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

Dónde:

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

Visualización de la atracción gravitacional

Imaginemos esta atracción gravitacional entre dos objetos:

M1 M2 F R item 1 Item 2

Importancia de la constante gravitacional

La constante gravitacional G es importante para calcular la fuerza gravitacional entre dos masas. Su valor pequeño indica que la fuerza gravitacional es relativamente débil en comparación con otras fuerzas fundamentales, como la fuerza electromagnética. A pesar de su debilidad, la gravedad tiene efectos significativos a largas distancias y es la fuerza dominante que rige el movimiento de los cuerpos celestes como planetas, estrellas y galaxias.

Ejemplos en el universo

Los siguientes ejemplos muestran la aplicación de la ley de gravitación universal de Newton:

Ejemplo: Tierra y Luna

La atracción gravitacional entre la Tierra y la Luna mantiene a la Luna en órbita alrededor de la Tierra. Si la masa de la Tierra es m1 = 5.972 × 10^24 kg y la masa de la Luna es m2 = 7.348 × 10^22 kg, y la distancia media r = 384,400 km, podemos calcular la fuerza gravitacional:

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

Sustituyendo los valores:

F = 6.674 × 10^-11 * (5.972 × 10^24 * 7.348 × 10^22) / (384,400,000^2)

Después del cálculo, la fuerza es aproximadamente 1.98 × 10^20 N

Ejemplo: Manzana y Tierra

¿Por qué cae una manzana de un árbol? Consideremos la Tierra, que tiene una masa de 5.972 × 10^24 kg, y una manzana, que tiene una masa de 0.1 kg, que está a aproximadamente 1 m sobre el suelo. Podemos calcular la fuerza de gravedad usando:

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

Sustituyendo los valores:

F = 6.674 × 10^-11 * (5.972 × 10^24 * 0.1) / 1^2

Después del cálculo, la fuerza es aproximadamente 0.98 N, que es la fuerza que arrastra la manzana hacia la Tierra.

Ley del inverso del cuadrado

El término 1 / r^2 en la fórmula se refiere a la ley del inverso del cuadrado. Esto significa que la fuerza gravitacional disminuye con el cuadrado de la distancia entre los objetos. Si duplicas la distancia entre dos objetos, la fuerza gravitacional se vuelve un cuarto de fuerte. Este principio es importante al calcular fuerzas gravitacionales a distancias astronómicas.

Implicaciones de la ley

La ley de gravitación universal de Newton tiene varias implicaciones importantes:

  • Explica por qué los planetas giran alrededor de las estrellas y por qué las lunas giran alrededor de los planetas.
  • Describe las mareas en la Tierra causadas por las fuerzas gravitacionales de la Luna y el Sol.
  • Proporciona la base para entender teorías más complejas como la relatividad general.

Conclusión

La ley de gravitación universal de Newton es una piedra angular de la física, proporcionando información sobre la fuerza que rige el movimiento de los cuerpos celestes y los objetos en la Tierra. Entender esta ley ayuda a desentrañar los misterios del universo, desde las órbitas de los planetas hasta el comportamiento de las galaxias.

Al reconocer la relación entre masa y distancia en la atracción gravitacional, obtenemos una comprensión más profunda del delicado equilibrio y orden en el universo. Este concepto fundamental no solo explica observaciones pasadas, sino que también guía futuras exploraciones del universo.


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