7. A forza gravitatoria

Principal Arriba Enunciados

A CAÍDA DOS CORPOS

   Todos temos a experiencia de que os corpos poden caer sobre a superficie terrestre. Se deixamos caer un corpo libremente faino en liña recta e en vertical. Se lanzámolo noutras direccións describe unha curva que se coñece como parábola.

   Podes xogar con esta simulación da Universidade de Colorado para coñecer mellor este movemento parabólico. Serás quen de atinar na diana?

   A pregunta que nos podemos facer é: Por que os corpos sempre caen cara á Terra?

   Galileo Galilei axudounos a entender como caen estes corpos cara á Terra. Descubriu que cando caían a súa velocidade aumentaba, e esta velocidade era independente do pesado ou lixeiro que fose o corpo en ausencia da resistencia do aire. Isto comprobárono os astronautas do Apollo 15.

   Se deixamos caer dous corpos de diferente peso pero de forma parecida podemos comprobar o mesmo.

A MASA E O PESO

   Todos os corpos experimentan na Terra unha forza que é o que chamamos peso. Somos atraídos pola Terra coma se algo estivese tirando de nós cara abaixo. 

   Peso é a forza coa que a Terra atráenos, e apunta cara ao centro da Terra. É un vector.

   O módulo do peso é directamente proporcional á masa do corpo.

   g é a aceleración da gravidade, é a aceleración coa que caen todos os corpos na superficie da Terra. Se a masa medímola en kilogramos o peso obtémolo en newtons.

   Cal é o peso dunha persoa de 60kg?

   P = m·g = 60kg · 9,8m/s2 = 588N

   Parecerache estraño, pois o peso adóitase dar en quilos, pero non kilogramos que é unidade de masa, senón kilopondios que é o peso dun kilogramo de masa.

   A masa mide a cantidade de materia que ten un corpo, e é independente de onde se mida.

A FORZA GRAVITATORIA

   A forza con que a Terra atrae a todos os corpos chamámola forza gravitatoria. A Isaac Newton debémoslle poder entender de que depende esta forza. 

   El comprendeu que todas as masas atráense. Pero se os corpos son pequenos esta forza é despreciable, pero se un dos corpos é a Terra ou outro planeta a forza xa ten un valor apreciable. 

   A forza de atracción gravitatoria é directamente proporcional ao valor das masas que se atraen e inversamente proporcional ao cadrado da distancia que as separa. Esta distancia medímola entre os centros de gravidade destes corpos.

   A seguinte simulación da Universidade de Colorado permíteche comprobar as forzas coa que se atraen dous corpos que están a certa distancia. Comproba que esta forza crece se as masas aumentan e as distancias entre elas diminúen.

MOVEMENTO DOS PLANETAS

Los Planetas son grandes masas que se mueve en torno al Sol. 

El astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630), nos dio las claves de cómo se mueven los Planetas. Lo hacen en órbitas elípticas (cosa que no le cabía en la cabeza, no entendía como Dios escogió la elipse si disponía de la circunferencia que es más perfecta, recordemos que era un hombre muy religioso). En ese movimiento elíptico pasan por una zona más próxima al Sol y luego por otra más alejada del mismo, cuando pasan cerca del Sol lo hacen a mayor velocidad. Y por último cuanto más alejados estén los planetas del Sol más lento será su movimiento de traslación.

La siguiente simulación de la Universidad de Colorado te permite familiarizarte con este movimiento planetario:

   Os Planetas son grandes masas que se move en torno ao Sol. 

   O astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630), deunos as claves de como se moven os Planetas. Fano en órbitas elípticas (cousa que non lle cabía na cabeza, non entendía como Deus escolleu a elipse se dispoñía da circunferencia que é máis perfecta, recordemos que era un home moi relixioso). Nese movemento elíptico pasan por unha zona máis próxima ao Sol e logo por outra máis afastada do mesmo, cando pasan cerca do Sol fano a maior velocidade. E para rematar canto máis afastados estean os planetas do Sol máis lento será o seu movemento de traslación.

   A seguinte simulación da Universidade de Colorado permíteche familiarizarte con este movemento planetario:

POR QUE NON CAE A LÚA?

   Poucas experiencias astronómicas impresiónannos máis que ver saír a Lúa chea polo horizonte, como neste vídeo sobre a superlúa do 19 de marzo de 2011. O noso satélite vira en torno á Terra nunha órbita cun radio medio de 384000 km.

   Newton explícanos por que a Lúa vira en torno á Terra. A forza de gravidade atráea cara a nós. Pero iso tamén ocorre cunha mazá que cae. Por que a Lúa non cae sobre a Terra? Ou resulta que si cae?

   Entón si cae a Lúa sobre nós, pero como a Terra é redonda nunca chega a chocar coa Terra. Ben xa sabemos que cae, pero canto cae?, que distancia percorre a Lúa na súa caída? Podemos dicir que algo máis dun milímetro cada segundo, observa:

   Aínda que non entendas todas estas fórmulas si podes entender que hai unhas leis que se cumpren para todos os corpos e permítennos entender como cae, por exemplo, unha mazá, ou como se move a Lúa en órbita á Terra.

 

AS DISTANCIAS NO UNIVERSO

   Xa vimos no primeiro tema que as distancias podémolas medir en metros. O metro é unha unidade práctica para medir as distancias máis habituais. Pero é práctico medir as distancias no Universo en metros? Parece que non. No Universo as distancias son enormes, e iste adxectivo ata se nos queda curto. Xa vimos que a Lúa está a uns 384000 km da Terra, case o equivalente a dar 10 voltas completas á Terra. Isto si é unha distancia enorme.

   O Sol está máis lonxe, a uns 150 millóns de quilómetros da Terra, case 400 veces máis lonxe que a Lúa. Pero Neptuno, o planeta do Sistema Solar máis afastado do Sol está a uns 4500 millóns de quilómetros deste. Unhas 30 veces máis afastado do Sol que a Terra. E non saímos do Sistema Solar.

   A que distancias están as estrelas? As distancias son aínda maiores, inmensamente maiores. Os metros ou quilómetros resultan ridículos para medilas. Os astrónomos usan o ano-luz.

   Pero que é un ano-luz? Un ano luz é a distancia que percorre a luz nun ano. A velocidade da luz é unha constante do Universo, nada pode ir máis rápido que ela, como nos describe Albert Einstein na Teoría da Relatividade. A velocidade da luz percorre no baleiro 299792,458 km cada segundo. Podémolo redondear a 300000 km/s. Este valor é un límite da física, nada pode ir a máis velocidade no noso Universo. 

   Segundo este valor da velocidade da luz un segundo-luz sería a distancias que percorre a luz nun segundo, é dicir, 300000 km, máis das tres cuartas partes da distancia á Lúa. A luz que non chega da Lúa tarda algo máis de 1s. 

   Un minuto-luz é a distancia que percorre a luz nun minuto, é dicir 300000km por 60. A distancia á que se atopa o Sol da Terra é 8,33 minutos-luz. A luz do Sol tarda en chegar a nós 8 minutos e 20 segundos. Isto significa que cando vemos ao Sol poñerse no solpor xa leva máis de 8 minutos por baixo do horizonte.Podemos dicir que o vemos cun atraso de máis de 8 minutos.

   Para medir distancias ás estrelas usamos unha unidade aínda maior, o ano-luz. Un ano-luz é a distancia que percorre a luz nun ano. A cantos km equivale?

   Podémolo redondear en case 10 billóns de quilómetros. 

   A estrela máis próxima a nós, sen ter en conta o Sol, é Alfa Centauri, que está a 4,37 anos-luz da Terra, máis de 40 billóns de quilómetros. 

   A estrela Polar, da constelación da Osa Maior, está a 431 anos-luz. 

   O obxecto visible a primeira ollada máis afastado é a Galaxia de Andrómeda, que se coñece como M31, situada na constelación de Andrómeda, está a uns 2,5 anos-luz da Terra.

   Fíxache que medir as distancias desta forma é recoñecer que a luz das estrelas chéganos con moitísimo atraso. Ou dito doutra forma, cando contemplamos un ceo estrelado non estamos vendo o presente, estamos vendo o pasado.

A NOSA POSICIÓN NO COSMOS

   A nosa visión do Cosmos variou moito nos últimos séculos. De crer que eramos o centro do Universo pasamos a ser un recuncho máis do mesmo, nin sequera un recuncho importante. Pero é iste o noso lugar no Cosmos. Probablemente ninguén máis capacitado para situarnos nel que Carl Sagan, astrofísico americano que nos achegou definitivamente os mundos máis afastados do Universo, e abriunos fiestras que non pecharán nunca:

Arriba Enunciados