BLOQUE II. TEMA 2. EFECTOS DE LAS FUERZAS EN LA TIERRA Y EN EL UNIVERSO.

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:

 

P = m • g

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	CARACTERÍSTICAS DE PESO
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	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.

Accede aquí a  este video.

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/s<sup>2.

DATOS                                                FORMULA                               SUSTITUCION Y RESULTADO</sup>
P = ?
m =  650 kg                           P = m .  g                          P =  ( 650 kg )  ( 9.81 m/s^{2 )}
g = 9.81m/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.