TEMA 2. EFECTOS DE LAS FUERZAS EN LA TIERRA Y EN EL UNIVERSO.
Aprendizajes esperados.
- Establece relaciones entre la gravitación, la caída libre y el peso de los objetos, a partir de situaciones cotidianas.
- Describe la relación entre la distancia y la fuerza de atracción gravitacional y la representa por medio de una gráfica de fuerza-distancia.
- Identifica el movimiento de los cuerpos del sistema solar como efecto de la fuerza de atracción gravitacional.
- Argumenta la importancia de la aportación de Newton para el desarrollo de la ciencia.
LECCION 1. REPRESENTACION GRAFICA DE LA ATRACCION GRAVITACIONAL. RELACION CON LA CAIDA LIBRE Y EL PESO.
MASA Y
PESO
¿Son lo mismo la masa y el peso?
Todos los cuerpos están hechos de materia. Algunos tienen más
materia que otros. Por ejemplo, pensemos en dos pelotas de igual tamaño (igual
volumen): una de golf (hecha de un material duro como el caucho) y otra de
tenis (hecha de goma, más blanda).
Aunque se vean casi del mismo tamaño, una (la de golf) tiene más
materia que la otra.
Como la masa es la cantidad de
materia de los cuerpos, diremos que la pelota de golf tiene más masa que la de tenis.
La UNIDAD DE MEDIDA de la MASA es el KILOGRAMO (kg)
La masa se mide usando una balanza o báscula.
¿Y el
peso?
De nuevo, atención a lo siguiente: la masa (la cantidad de materia) de cada
cuerpo es
atraída por la fuerza de
gravedad de la Tierra.
Esa fuerza de atracción hace que el cuerpo (la masa) tenga un peso, que se
cuantifica con una unidad diferente: el Newton (N).
La UNIDAD DE MEDIDA
DEL PESO ES EL NEWTON (N)
Entonces, el peso es la fuerza que
ejerce la gravedad sobre una masa y ambas magnitudes son proporcionales entre
sí, pero no iguales, pues están vinculadas por el factor aceleración de la
gravedad.
Para que entiendas que el concepto peso se refiere a la fuerza de
gravedad ejercida
sobre un cuerpo, piensa lo siguiente:
Un niño de ejemplo, cuya masa podemos calcular en unos 36 kilogramos (medidos en la Tierra, en una
balanza), pesa (en la Tierra, pero cuantificados con
un dinamómetro) 352,8 Newtons (N).
El dinamómetro
El dinamómetro, el aparato que sirve par cuantificar el peso, está formado
por un resorte con un extremo libre y posee una escala graduada en unidades de
peso. Para saber el peso de un objeto solo se debe colgar del extremo libre del
resorte, el que se estirará; mientras más se estire, más pesado es el objeto.
Si lo ponemos en la Luna, su masa
seguirá siendo la misma (la cantidad de materia que lo compone no
varía, sigue siendo el mismo niño, el cual puesto en una balanza allí en la
Luna seguirá teniendo una masa de 36 kilogramos),
pero como la fuerza de gravedad de la Luna es 6 veces menor
que la de la Tierra, allí el niño PESARÁ 58,68 Newtons (N)
Estas cantidades se obtienen aplicando la fórmula para conocer el
peso, que es:
Donde
P = peso, en Newtons (N)
m = masa, en kilogramos (kg)
g = constante gravitacional, que es 9,81 m/s2 en la
Tierra.
En la Tierra, entonces, un kilogramo masa es equivalente a un kilogramos
fuerza y este último es igual a 9,8 Newtons
Conclusiones:
Diferencia entre masa y peso
CARACTERÍSTICAS DE MASA
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CARACTERÍSTICAS DE PESO
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1. Es la cantidad de
materia que tiene un cuerpo.
2. Es una magnitud
escalar.
3. Se mide con la
balanza.
4. Su valor es
constante, es decir, independiente de la altitud y latitud.
5. Sus unidades de
medida son el gramo (g) y el kilogramo (kg).
6. Sufre aceleraciones
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1. Es la fuerza que
ocasiona la caída de los cuerpos.
2. Es una magnitud
vectorial.
3. Se mide con el
dinamómetro.
4. Varía según su
posición, es decir, depende de la altitud y latitud.
5. Sus unidades de
medida en el Sistema Internacional son la dina y el Newton.
6. Produce
aceleraciones.
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Equivalencias
1 Newton = 100,000 Dinas
1 kg-f = 9.8 Newtons
1 kg = 1 kg-f
Ejemplo:
Calcular el peso en la tierra de una barra de acero de 650 kg de masa, si la aceleración gravitacional tiene un valor de 9.81 m/s2.
DATOS FORMULA SUSTITUCION Y RESULTADO
P = ?
m = 650 kg P = m . g P = ( 650 kg ) (
9.81 m/s2 )
g = 9.81
m/s2
P = 6,376.5 kg . m/s2
P = 6,376.5 N
LECCION 2. APORTACION DE NEWTON A LA CIENCIA: EXPLICACION DEL MOVIMIENTO EN LA TIERRA Y EN EL UNIVERSO.
La Ley de Gravitación Universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa.
Esta fué presentada por Isaac Newton en su Libro Philosophie Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa(deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa.
Así Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferentes masas únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa.
También se observa observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro.
La validez de dicha ley se comprueba mediante la gráfica Fuerza-Distancia, donde se observa que si la distancia aumenta entre los cuerpos la fuerza disminuye.
