Grado 9
  1. Mechanics  1.1. Movimiento  1.1.1. Tipos de movimiento  1.1.2. Distancia y desplazamiento  1.1.3. Velocidad y Rapidez  1.1.4. Aceleración  1.1.5. Representación gráfica del movimiento  1.1.6. Ecuaciones de movimiento  1.1.7. Movimiento uniforme y no uniforme  1.1.8. Caída libre y aceleración debido a la gravedad  1.1.9. Velocidad relativa  1.1.10. Movimiento circular  1.2. Leyes de la fuerza y el movimiento  1.2.1. El concepto de fuerza  1.2.2. La primera ley del movimiento de Newton  1.2.3. Segunda ley del movimiento de Newton  1.2.4. Tercera ley del movimiento de Newton  1.2.5. Inercia y tipos de inercia  1.2.6. Movimiento  1.2.7. Conservación del momento  1.2.8. Aplicación de las leyes de Newton en la vida diaria  1.2.9. Tipos de Fuerzas (Contacto y No Contacto)  1.2.10. Fricción y sus efectos  1.3. Fuerza gravitacional  1.3.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.3.2. Importancia de la Fuerza Gravitacional  1.3.3. Aceleración debido a la gravedad  1.3.4. Caída libre e ingravidez  1.3.5. Masa y peso  1.3.6. Variación de g con altura y profundidad  1.3.7. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.3.8. Satélites y sus órbitas  1.4. Trabajo, Energía y Potencia  1.4.1. Concepto de trabajo  1.4.2. Acciones positivas y negativas  1.4.3. Trabajo realizado por fuerza constante y variable  1.4.4. Energía y sus formas  1.4.5. Energía cinética y energía potencial  1.4.6. La ley de conservación de la energía  1.4.8. Unidad comercial de energía  1.4.9. Teorema trabajo-energía  1.5. Máquinas simples  1.5.1. Tipos de máquinas simples  1.5.2. Ventaja mecánica  1.5.3. Eficiencia de la máquina  1.5.4. Palancas y sus tipos  1.5.5. Poleas y planos inclinados  1.5.6. Engranajes y sus usos
  2. Propiedades de la materia  2.1. Estados de la materia  2.1.1. Sólidos, líquidos y gases  2.1.2. Propiedades de los diferentes estados de la materia  2.1.3. Cambio en el estado de la materia  2.1.4. Plasma y condensado de Bose-Einstein  2.2. Densidad y presión  2.2.1. Concepto de densidad y densidad relativa  2.2.2. Presión en sólidos, líquidos y gases  2.2.3. La ley de Pascal y sus aplicaciones  2.2.4. Presión atmosférica y sus variaciones  2.2.5. Tensión superficial y capilaridad  2.3. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  2.3.1. Fuerza de flotación  2.3.2. Principio de Arquímedes  2.3.3. Aplicaciones del Principio de Arquímedes  2.3.4. objetos que flotan y se hunden  2.3.5. Teoría de la Flotación y el Principio de Arquímedes
  3. Calor y Termodinámica  3.1. Temperatura y calor  3.1.1. Concepto de calor y temperatura  3.1.2. Medición de temperatura  3.1.3. Escalas de temperatura  3.2. Transferencia de calor  3.2.1. Conducción del calor  3.2.2. Convección del calor  3.2.3. Radiación de calor  3.2.4. Aplicaciones de la transferencia de calor  3.2.5. Conductividad térmica  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Expansión de sólidos, líquidos y gases  3.3.2. Expansión anómala del agua  3.3.3. Aplicaciones de la expansión térmica  3.4. Capacidad calorífica específica y calor latente  3.4.1. Concepto de capacidad calorífica específica  3.4.2. Medición y aplicaciones del calor específico  3.4.3. Calor latente de fusión y vaporización  3.4.4. Motores de calor y eficiencia
  4. Ondas y sonido  4.1. Ondas y sus tipos  4.1.1. Ondas mecánicas y electromagnéticas  4.1.2. Ondas Longitudinales y Transversales  4.1.3. Propiedades de las ondas  4.1.4. Longitud de onda, frecuencia y velocidad de la onda  4.1.5. Superposición de ondas  4.2. Ondas sonoras  4.2.1. Naturaleza y transmisión del sonido  4.2.2. Velocidad del sonido en diferentes medios  4.2.3. Reflexión del sonido y eco  4.2.4. Sonar y ultrasonido  4.2.5. Resonancia y pulsación  4.3. Características del sonido  4.3.1. Intensidad, volumen y calidad del sonido  4.3.2. Efecto Doppler en el sonido
  5. Iluminación y Óptica  5.1. Reflexión de la luz  5.1.1. Leyes de la reflexión  5.1.2. Reflexión desde un espejo plano  5.1.3. Reflexión en un espejo esférico  5.1.4. Formación de imágenes por espejos cóncavos y convexos  5.1.5. Aplicaciones de la Reflexión  5.2. Refracción de la luz  5.2.1. Leyes de la refracción  5.2.2. Índice de refracción  5.2.3. Refracción a través de una lámina de vidrio  5.2.4. Refracción en el agua y el aire  5.2.5. Lentes y sus tipos  5.2.6. Formación de imágenes por lentes convexas y cóncavas  5.2.7. Reflexión interna total y sus aplicaciones  5.3. Dispersión y dispersión de la luz  5.3.1. Espectro de la luz blanca  5.3.2. Prismas y Dispersión  5.3.3. Efecto Tyndall y cielo azul
  6. Electricidad y Magnetismo  6.1. Carga eléctrica y electricidad estática  6.1.1. El concepto de carga eléctrica  6.1.2. Carga por fricción, contacto e inducción  6.1.3. Electroscopio y su funcionamiento  6.2. Electricidad Corriente  6.2.1. El concepto de corriente eléctrica  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Factores que afectan la resistencia  6.2.4. Circuitos en Serie y Paralelo  6.2.5. Heating effect of electric current  6.2.6. Potencia y energía eléctricas  6.3. Magnetismo  6.3.1. Imanes naturales y artificiales  6.3.2. Propiedades de los imanes  6.3.3. Magnetismo de la Tierra  6.3.4. Campo magnético y líneas de campo  6.3.5. Electroimanes y sus aplicaciones
  7. Física Moderna  7.1. estructura del átomo  7.1.1. Estructura Atómica y Partículas Subatómicas  7.1.2. Electrones, Protones y Neutrones  7.1.3. Modelo de Rutherford y Bohr  7.2. Radiactividad  7.2.1. Tipos de emisiones radiactivas  7.2.2. Vida media y desintegración radiactiva  7.2.3. Usos y Peligros de la Radiactividad
  8. Ciencia espacial y astronomía  8.1. El universo y sus componentes  8.1.1. Estrellas y galaxias  8.1.2. Planetas y Sistema Solar  8.2. Satélites  8.2.1. Satélites naturales y artificiales  8.2.2. Uso de satélites

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Variación de g con altura y profundidad


El concepto de gravedad es algo que encontramos en nuestra vida cotidiana. Cuando una manzana cae de un árbol, o cuando saltamos y volvemos a bajar, todo es debido a la gravedad. La fuerza gravitatoria sobre un objeto cerca de la superficie de la Tierra es recta y generalmente constante. Sin embargo, esta fuerza gravitatoria puede cambiar ligeramente dependiendo de dónde te encuentres en relación con la superficie de la Tierra. Esto se explica por la "variación de g con altura y profundidad".

Entendiendo la gravedad (g)

El símbolo "g" representa la aceleración debida a la gravedad. En la superficie de la Tierra, es aproximadamente 9.8 m/s². Este valor indica qué tan rápido se acelerará un objeto cuando esté en caída libre.

Imagina que lanzas una pelota directamente hacia arriba en el aire. La pelota sube, se detiene por un momento y luego baja. La razón por la que la pelota vuelve a caer es que está siendo constantemente atraída por la gravedad de la Tierra a una tasa de aproximadamente 9.8 m/s².

Variación de g con altitud

Cuando te alejas de la superficie de la Tierra, por ejemplo, si escalas una montaña o vuelas en un avión, la distancia entre tú y el centro de la Tierra aumenta. Este aumento en la distancia causa una ligera disminución en el valor de "g".

La fórmula para entender cómo cambia la gravedad con la altitud es:

g' = g(1 - 2h/r)

En esta fórmula:

  • g' es la gravedad a la altura.
  • g es la gravedad normal en la superficie de la Tierra, 9.8 m/s².
  • h es la altura sobre la superficie de la Tierra.
  • R es el radio de la Tierra, aproximadamente 6,371,000 m.

Consideremos un ejemplo. Supongamos que estás en la cima del Monte Everest, que está aproximadamente a 8,848 metros sobre el nivel del mar. Sustituye los valores en la fórmula:

G' = 9.8 (1 - 2 * 8848 / 6,371,000)

Al resolver esto, obtendrás un valor ligeramente menor de g' que 9.8 m/s².

Aquí hay una presentación simple:

Tierra h = altura

Variación de g con profundidad

El valor de "g" también cambia cuando descendemos por debajo de la superficie de la Tierra, por ejemplo, en cuevas o minas. A mayores profundidades, una parte de la masa de la Tierra está ahora por encima de ti, lo que afecta cómo se calcula la fuerza de gravedad.

La fórmula que muestra cómo cambia la gravedad con la profundidad es:

g' = g(1 - d/r)

En esta fórmula:

  • g' es la gravedad a la profundidad.
  • g es la gravedad normal en la superficie de la Tierra, 9.8 m/s².
  • d es la profundidad por debajo de la superficie de la Tierra.
  • R es nuevamente el radio de la Tierra, aproximadamente 6,371,000 m.

Supongamos que estás en una mina a 3000 metros por debajo de la superficie de la Tierra:

g' = 9.8 (1 - 3000 / 6,371,000)

Cuando calculas esto verás que g' será ligeramente menor que 9.8 m/s².

Conceptualmente se ve algo así:

Tierra d = profundidad

Comparación de altura y profundidad

Hemos visto que "g" disminuye a medida que nos movemos tanto hacia arriba como hacia abajo desde la superficie de la Tierra. Sin embargo, las razones de esto son diferentes:

  • A mayores altitudes, la distancia desde el centro de la Tierra aumenta.
  • A mayores profundidades, menos masa de la Tierra estará debajo de ti.

En ambos casos, hay una ligera reducción en la gravedad, que es insignificante en la vida cotidiana pero importante para cálculos precisos necesarios en ingeniería, astrofísica y otros campos.

Implicaciones en la vida real

Para los ingenieros que construyen edificios altos o vuelan alto en el cielo, puede ser necesario considerar la variación de g para asegurar la precisión en los cálculos. De manera similar, para los mineros que trabajan profundamente bajo la superficie de la Tierra, entender este concepto puede mejorar la seguridad y la precisión en su trabajo.

Aunque los cambios en g son bastante pequeños y generalmente no se sienten en las actividades cotidianas, son de gran interés en la investigación y en campos que requieren alta precisión, como la exploración espacial. Por ejemplo, los satélites y transbordadores espaciales considerarán cómo disminuye la gravedad con la altitud para calcular órbitas y trayectorias con alta precisión.

Conclusión

Entender la variación de g con altura y profundidad nos ayuda a entender las complejidades de la física gravitacional. Aunque es un efecto sutil, impacta muchos campos científicos, de ingeniería y tecnológicos.

Estudiar el cambio de g resalta la belleza y complejidad de la física al explicar fenómenos naturales en nuestro universo.


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Variación de g con altura y profundidad

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