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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Fuerza gravitacional


La gravedad es un fenómeno natural por el cual todas las cosas que tienen masa o energía son atraídas entre sí. Esto incluye todo, desde una manzana cayendo de un árbol hasta un planeta orbitando el Sol. La gravedad es una de las fuerzas fundamentales del universo y juega un papel vital en la estructura y el comportamiento del universo.

Fuerza gravitacional

La gravedad es una fuerza atractiva que actúa entre dos objetos con masa. Sir Isaac Newton fue el primero en describir la gravedad matemáticamente a finales del siglo XVII. Formuló la ley de la gravitación universal, que puede describirse de la siguiente manera:

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

En esta fórmula:

  • F es la fuerza gravitacional entre los objetos
  • G es la constante gravitacional, que es 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

Ilustración de la fuerza de gravedad

Imaginemos dos objetos, A y B, ubicados en el espacio:

A B R

En esta ilustración, los círculos representan dos objetos masivos, A y B. La línea discontinua entre ellos representa la distancia r entre sus centros. Según la ley de la gravitación universal de Newton, los dos objetos ejercerán una fuerza de atracción sobre cada uno, atrayéndolos uno hacia el otro.

Campo gravitacional

El concepto de un campo gravitacional se utiliza para explicar cómo los cuerpos ejercen fuerzas entre sí a distancia en el espacio. Cada objeto con masa crea un campo gravitacional en el espacio a su alrededor. Cualquier otro objeto que entre en este campo experimentará una fuerza gravitacional.

La fuerza del campo gravitacional g en un punto se define como la fuerza gravitacional experimentada por una unidad de masa colocada en ese punto, y puede expresarse mediante la ecuación:

g = F/m

Dado que F = G * (m1 * m2) / r^2, sustituyendo en lugar de F se obtiene:

g = G * (m1 / r^2)

Aquí, m1 es la masa del objeto que crea el campo, y r es la distancia desde el centro de este objeto al punto donde se mide el campo. En el campo gravitacional de la Tierra, la fuerza del campo cerca de su superficie es aproximadamente 9.81 m/s².

Tierra

Problema de ejemplo

Ahora, consideremos un problema de ejemplo que involucra la gravedad. Si una masa de 2 kg se coloca en la superficie de la Tierra, ¿cuál será la fuerza gravitacional que actúa sobre ella?

Usando la ecuación para la fuerza gravitacional:

F = m * g

Aquí, m = 2 kg y g = 9.81 m/s². Sustituyendo los valores, obtenemos:

F = 2 kg * 9.81 m/s² = 19.62 N

Por lo tanto, la fuerza gravitacional que actúa sobre la masa es 19.62 N

Ley universal de gravitación en el universo

La gravedad no solo es importante para entender fenómenos a pequeña escala, como los objetos que caen o los proyectiles lanzados, sino que también desempeña un papel vital en la estructura a gran escala del universo. La gravedad es responsable de mantener los planetas en órbita alrededor del Sol y la Luna en órbita alrededor de la Tierra. Sin gravedad, nuestro universo no podría mantenerse unido, y el movimiento organizado de los cuerpos celestes no existiría.

Órbitas de los planetas

Las leyes del movimiento planetario de Kepler describen cómo los planetas orbitan el Sol. Según la primera de estas leyes, los planetas se mueven alrededor del Sol en órbitas elípticas, con el Sol en uno de los dos focos. La fuerza que mantiene a los planetas en órbita es la fuerza gravitacional del Sol.

Sol Planeta

En la visualización anterior, el camino elíptico muestra la órbita de un planeta alrededor del Sol. Este camino elíptico es el resultado de la atracción gravitacional del Sol sobre el planeta y la inercia del planeta.

Mareas en la Tierra

Otro ejemplo bien conocido del efecto de la gravedad es el fenómeno de las mareas en la Tierra. Las mareas son causadas por las fuerzas gravitacionales ejercidas por la Luna y el Sol sobre los cuerpos de agua de la Tierra.

Cuando la Luna está sobre una determinada parte de la Tierra, su fuerza gravitacional hace que el agua del océano se mueva hacia ella, creando mareas altas. A medida que la Tierra rota, diferentes partes de su superficie se mueven hacia el agua elevada, causando las mareas altas experimentadas.

De manera similar, el Sol también ejerce una fuerza gravitacional sobre el agua del mar de la Tierra, aunque es menor que la de la Luna. Sin embargo, cuando la fuerza gravitacional del Sol se alinea con la fuerza gravitacional de la Luna, el efecto combinado lleva a mareas más altas de lo normal, conocidas como mareas vivas. Por el contrario, cuando son perpendiculares, las mareas son más débiles, conocidas como mareas muertas.

Conclusión

La gravedad es una fuerza fundamental que gobierna el movimiento y la interacción de los cuerpos con masa en nuestro universo. Ya sea una manzana cayendo de un árbol o la majestuosa danza de los planetas orbitando sus estrellas, la atracción de la gravedad siempre está presente. Comprender la gravedad nos permite predecir y explicar una amplia variedad de fenómenos físicos, desde la experiencia diaria del peso hasta la gran escala cósmica de la formación de galaxias.

La ley de la gravitación universal de Newton sigue siendo un pilar en la física, proporcionando información esencial sobre la fuerza que mantiene unido al universo. A través de esta comprensión, continuamos aprendiendo más sobre el universo y nuestro lugar dentro de él.


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