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On martes, 22 de junio de 2010 0 comentarios



LA GRAVEDAD
La gravedad, en física, es una de cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso, si estamos en un planeta o satélite. Si no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, sufriremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta.

También se denomina fuerza gravitatoria, fuerza de gravedad, interacción gravitatoria o gravitación. Einstein demostró que es una magnitud tensorial: «Dicha fuerza es una ilusión, un efecto de la geometría. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo».

Preguntas frecuentes sobre Aceleración y Caída Libre

P.-¿Qué es la gravedad?¿Cuál es su valor en lugares cercanos a la superficie terrestre?¿En qué unidades se expresa?

R.-
La gravedad (o más correctamente aceleración de gravedad) es la aceleración con la cual se mueven los cuerpos al caer. El fenómeno de la caída de un cuerpo se produce debido a la fuerza de gravedad, que es la fuerza con la cual el planeta tierra atrae a los cuerpos cercanos a su superficie.

El valor de la gravedad es de 9,81m/s2. Sin embargo, para simplificar las operaciones al momento de hacer cálculos, suele utilizarse el valor de 10m/s2.

Al ser la gravedad un tipo de aceleración sus unidades se expresan en metros sobre segundos al cuadrado.

P.-¿Cómo se compara la aceleración de gravedad en la Luna con respecto a la gravedad en la tierra?

R.-Aunque el valor de la gravedad es menor en la Luna que en la Tierra, se ha podido observar que sus efectos son los mismos. En el caso de la Luna es posible observar con mayor claridad los efectos causados por la gravedad, debido que carece de atmósfera cosa que impide las posibles perturbaciones de los fenómenos.

P.-¿Qué dirección tiene la aceleración de gravedad?

R.-La aceleración de gravedad tiene dirección vertical y sentido hacia abajo. Estrictamente hablando, su dirección es hacia el centro de la tierra.

P.-¿De qué factores depende la aceleración de gravedad sobre la superficie terrestre?

R.-La aceleración de gravedad es la misma sobre toda la superficie terrestre, por lo que no depende de ningún factor. En ciertos casos puede parecer que cambia como, por ejemplo, cuando dejamos caer una piedra y una pluma. Generalmente, la piedra caerá primero, pero esto se debe a que la resistencia del aire influye sobre la caída de la pluma.

P.-Cuando un cuerpo cae libremente, ¿varía su velocidad o su aceleración?

R.-Todo cuerpo al caer variará su velocidad. La aceleración será constante ya que ésta es, precisamente, la aceleración de gravedad.

P.-¿Qué significa la expresión caída libre?

R.-Significa que al momento de considerar la caída de un cuerpo solamente se tomará en cuenta la aceleración de gravedad, sin incluir la influencia de otros factores presentes como la resistencia del aire.

P.-Cómo la afirmaciones de Aristóteles, en relación con la caída libre de los cuerpos, frenaron el avance de la física?¿Cuál fue el gran aporte de Galileo al respecto?

R.-
Aristóteles fue un gran filósofo griego que observó ciertos cuerpos que, al caer simultáneamente, finalizaban su caída en tiempos distintos. Ante esta observación, Aristóteles concluyó que el fenómeno se debía al peso de los cuerpos. Al ser Aristóteles uno de los pensadores más grandes de su época, esta afirmación fue aceptada como cierta por más de dos mil años frenando así el avance de la ciencia.

Galileo, por su parte, realizó ciertos experimentos y observó que lo que decía Aristóteles parecía ser cierto sólo en el caso de objetos livianos. Cuando probó con objetos más pesados, logró comprobar que los mismos caían simultáneamente. Galileo concluyó que el comportamiento no era el mismo con los objetos más livianos debido a la resistencia que el aire les ofrecía.

P.-¿Por qué una pluma cae más lentamente que una moneda cuando se dejan caer desde el aire?

R.-Una moneda cae más rápidamente que una pluma debido a que la vence con facilidad la resistencia del aire. Mientras tanto, la pluma sí se ve frenada por la resistencia del aire por lo que cae más lentamente.

Caida Libre de los Cuerpos

Para la caida libre hasta el siglo XVI se aceptaba las
enseñanzas del gran sabio de la Antigüedad,
Aristóteles, que sostenían que los objetos pesados
caen más rápido que los ligeros.

email

Caida Libre, Principio: sabemos que si soltamos un
martillo y una pluma o una hoja de papel desde una
misma altura, el martillo alcanzará primero el piso.
Si arrugamos el papel dándole forma de bola se
observa que ambos objetos llegarán al piso casi al
mismo tiempo.

Fue el célebre italiano Galileo Galilei quien rebatió la
concepción de Aristóteles al afirmar que, en ausencia
de resistencia de aire, todos los objetos caen con una
misma aceleración uniforme. Pero Galileo no disponía
de medios para crear un vacío succionando el aire.
Las primeras máquinas neumáticas capaces de hacer
vacío se inventaron después, hacia el año 1650.
Tampoco disponía de relojes suficientemente exactos
o de cámaras fotográficas de alta velocidad. Sin
embargo, ingeniosamente probó su hipótesis usando
planos inclinados, con lo que conseguía un movimiento
más lento, el que podía medir con los rudimentarios
relojes de su época. Al incrementar de manera gradual
la pendiente del plano dedujo conclusiones acerca de
objetos que caían libre mente.

En el año 1971 un astronauta realizó en la Luna, donde
no existe atmósfera, el experimento de soltar desde
una misma altura y simultáneamente un martillo y una
pluma. Ambos objetos hicieron contacto con la
superficie lunar al mismo tiempo.

Cuando se emplea el término objeto en caída libre se incluye
tanto el soltar como el lanzar hacia arriba o hacia abajo el
objeto. Cualquier objeto que cae libremente tiene una
aceleración dirigida hacia abajo, independientemente del
movimiento inicial del objeto. La magnitud de esta aceleración
de caída libre se denota con el símbolo g, cuyo valor varía
ligeramente con la altura y con la latitud. En la cercanía de la
superficie de la Tierra el valor de g es aproximadamente 9,8 m/s2.
Ahora, la causa de esta aceleración fue encontrada por Newton,
quien estableció en su ley de Gravitación Universal que las masas
se atraen en proporción directa al producto de sus masas e
inversamente a su separación al cuadrado. Es la masa de la Tierra
la que origina esta aceleración de 9,8 m/s2 en su superficie.

La caída libre es un ejemplo común de movimiento uniforme-
mente acelerado, con una aceleración a = -9,8 m/s2. El signo
menos indica que la aceleración está dirigida en sentido contrario
al eje en dirección vertical (eje apuntando verticalmente hacia
arriba). Si se escoge el eje vertical en dirección hacia la Tierra,
la aceleración se toma como a = +9,8 m/s2.

Las ecuaciones cinemáticas para el movimiento en una línea
recta bajo la aceleración de gravedad son las mismas que para cualquier movimiento con aceleración constante:

El subíndice i denota cantidades iniciales, g la aceleración de
gravedad y t, el tiempo.

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UN POCO DE HISTORIA

ALVERT EINSTEIN

Einstein realizo una diversa clase de experimentos los cuales se basaban en la relatividad de la materia, una de sus investigaciones fue, en el que realizó una ampliación de la hipótesis de los cuantos, establecida por M.Planck en 190, y cuya significación no se comprendió ni aceptó hasta que N.Bohr expuso su teoría atómica (1913). Entre 1914 y 1915 sentó las bases de la teoría general de la relatividad, que recibiría su primera confirmación experimental (desviación de la luz por parte de los campos gravitatorios) durante el eclipse solar que se produjo en 1919, con lo que Einstein obtuvo finalmente el reconocimiento mundial.

LEONARDO DA VINCI

Como científico, se ocupó del estudio de la mecánica, aceptando las nociones fundamentales de la estática aristotélica y el concepto medieval del ímpetu. Estudió el movimiento de los proyectiles, la caída libre de los cuerpos, el choque y la percusión, tratando nociones tales como la fuerza y el tiempo, que consideraba infinitos, y el peso, que concebía como finito. Dividió el movimiento en cuatro tipos, de acuerdo con el método geométrico que requería su tratamiento; el directo (en línea recta), curvo, circular y helicoidal. En el campo de la óptica estudió los efectos de las lentes esféricas. En el campo de las matemáticas, se ocupó de problemas susceptibles de admitir una solución geométrica obtenida por métodos empíricos, lo que condujo, por ejemplo a desarrollar un sistema para determinar el centro de gravedad de una pirámide y las transformaciones recíprocas en los sólidos. Como astrónomo, fue precursor del modelo de Copérnico (aceptaba la inmovilidad del Sol), aunque nunca llegó a asumir completamente el heliocentrismo. Está considerado como uno de los creadores de la hidrodinámica y como el precursor de la ciencia moderna. La mayoría de sus trabajos están relacionados con sus estudios e investigaciones científicas y se encuentran recogidos en códices.

Isaac Newton

En la primera, con el cálculo de de fluxiones; en la segunda, con el desarrollo y la sistematización de la llamada mecánica clásica, basada en la teoría de la gravitación universal por él enunciada, además de diversas contribuciones en el campo de la óptica (teoría corpuscular de la luz y leyes de reflexión y refracción de ésta). En 1679 reanudó sus estudios de dinámica (abandonados en 1666) y enunció proposiciones sobre las leyes de Kepler. La teoría newtoniana que se extendió y afianzó con los aportes de pensadores como M de Mauperius, Voltaire, etc., gozó de reconocimiento universal hasta los trabajos de Mach, Lorentz, Poincaré y Einstein que culminaron con el enunciado de la teoría de la relatividad, la cual destruyó los conceptos de espacio tiempo absolutos e incluyó el sistema newtoniano como un caso particular.

Galileo Galilei

Su análisis de la física aristotélica le permitió demostrar la falsedad del postulado según el cual la aceleración de la caída de los cuerpos, en caída libre, era proporcional a su peso, y conjeturó que en el vacío todos los cuerpos caen con igual velocidad. Demostró también que la distancia recorrida por un móvil en caída libre es inversamente proporcional al cuadrado del tiempo. Limitado por la imposibilidad de medir tiempos cortos y con la intención de disminuir los efectos de la gravedad, se dedicó al estudio del plano inclinado, lo que le permitió comprobar la independencia de las leyes de la caída de los cuerpos respecto de su peso y demostrar que la aceleración de dichos planos es constante. Basándose en la descomposición de fuerzas que actúan sobre un móvil, demostró la compatibilidad entre el movimiento de rotación de la Tierra y los movimientos particulares de los seres y objetos situados sobre ella.

Nicolás Copérnico

En el terreno de la astronomía demostró que los movimientos aparentes de los cuerpos podían explicarse admitiendo la rotación de la Tierra entorno a su eje y su desplazamiento anual alrededor del Sol. Por ello es considerado el fundador de la moderna astronomía. Las implicaciones filosóficas que ello representaba, al despojar al hombre de su privilegiada posición central en el universo, hicieron que Copérnico no se decidiese a publicar su obra De revolutionibus orbium caelestium, por la reacción que temía despertar en los círculos eclesiásticos. Su obra, que vio la luz poco antes de cumplirse el año de su muerte, fue efectivamente prohibida por considerársela herética. En dicha obra expuso su hipótesis heliocéntrica, según la cual el movimiento aparente del Sol obedece al movimiento real de la Tierra (Sistema de Copérnico).Galileo, 137 años después observó las fases de Venus , predicha en su día por Copérnico, confirmándose así, por vía experimental, la hipótesis del astrónomo polaco.