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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Cambio en la aceleración debido a la gravedad


El concepto de "cambios en la aceleración debido a la gravedad" es bastante fascinante y desempeña un papel vital en la comprensión de la mecánica del universo. La gravedad, la fuerza ejercida por cada objeto en el universo que tiene masa, determina el movimiento de los planetas, las trayectorias de los cometas e incluso el comportamiento de los objetos en la superficie de la Tierra. En esta lección, examinaremos cómo la aceleración debido a la gravedad puede variar y exploraremos los factores que contribuyen a estos cambios.

Comprendiendo la gravedad

La gravedad es una fuerza universal ejercida por las masas entre sí. Isaac Newton la describió en el siglo XVII con su famoso ley de la gravitación universal, que establece que cada punto de masa atrae a cualquier otro punto de masa en el universo con una fuerza proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros.

F = G * (m1 * m2) / r²

En esta fórmula:

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

Para objetos cercanos a la superficie de la Tierra, a menudo nos referimos a la aceleración de la gravedad, denotada por g, que es aproximadamente igual a 9.81 m/s². Pero este valor de g no es constante en todas partes ni en todas las situaciones en la Tierra. Varía debido a muchos factores.

Factores que afectan la gravedad

1. Altura

A medida que asciendes por encima de la superficie de la Tierra, la fuerza de gravedad disminuye. Esto ocurre porque la distancia r en la fórmula de la fuerza gravitacional aumenta, lo que reduce la fuerza de gravedad. Por ejemplo, en la cima del Monte Everest, la aceleración debido a la gravedad es menor que a nivel del mar.

nivel del mar alta altitud

Por lo tanto, cuanto más alto subas, más débil es la fuerza gravitacional de la Tierra, lo que resulta en una ligera disminución en el valor de g.

2. Latitud

La Tierra no es una esfera perfecta, sino un esferoide oblato. Esto significa que está ligeramente aplanada en los polos y abombada en el ecuador debido a su rotación. Como resultado, la distancia desde el centro de la Tierra es mayor en el ecuador que en los polos.

Esta diferencia en distancia afecta la gravedad. Como la fuerza de gravedad se debilita con la distancia, la aceleración debido a la gravedad es ligeramente más fuerte en los polos (donde la superficie de la Tierra está más cerca de su centro) y más débil en el ecuador.

Polo Ecuador

Esta variación se debe al efecto combinado de la rotación de la Tierra y la forma de la Tierra.

3. Variaciones geológicas locales

Las diferencias locales en geología, como la composición mineral y las cadenas montañosas, también pueden causar variaciones en la atracción gravitacional. Las áreas con concentraciones densas de materiales, como cadenas montañosas o minerales, tendrán una atracción gravitacional ligeramente mayor.

Imagina que estás caminando por una cadena montañosa; las rocas más grandes y densas bajo tus pies pueden ejercer una fuerza gravitacional mayor que las áreas planas y menos densas. Sin embargo, estas diferencias son leves y requieren instrumentos sensibles para medirse.

Cambio en la aceleración debido a la gravedad en otros cuerpos celestes

Comprender la variabilidad de la gravedad es importante al investigar cuerpos celestes más allá de la Tierra. Por ejemplo, la gravedad de la Luna es más débil que la de la Tierra porque tiene menos masa.

luna Tierra

Para calcular la fuerza de gravedad en la Luna, utilizamos un enfoque similar, con la fórmula ajustada para las masas de la Tierra y la Luna y sus respectivas distancias.

Ejemplo de cálculo

Considera una roca que pesa 10 kg. Calculemos la fuerza gravitacional que actúa sobre esta roca tanto en la superficie de la Tierra como en la Luna.

Para la Tierra:

F_Tierra = m * g = 10 kg * 9.81 m/s² = 98.1 N

Para la Luna:

La aceleración gravitacional promedio en la Luna es de aproximadamente 1.6 m/s².

F_Luna = m * g_luna = 10 kg * 1.6 m/s² = 16 N

Este ejemplo muestra que la gravedad en la Luna es mucho menor, resultando en una experiencia diferente de peso.

Conclusión

En conclusión, aunque la aceleración gravitacional es un principio fundamental en la física, es necesario reconocer variaciones sutiles causadas por factores como altitud, latitud y terreno local. Esta comprensión es importante no solo para cálculos terrestres sino también en viajes espaciales y astronomía.

A través de un estudio cuidadoso y cálculos de la gravedad, los humanos pueden ir más allá de nuestro planeta y explorar el universo más amplio, todo basado en los sutiles principios de los cambios gravitacionales.


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Cambio en la aceleración debido a la gravedad

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