Gravitación y rozamiento

Transcripción

1 Gravitación y rzamient Física y Química

2 Gravitación y rzamient Ls primers mdels csmlógics Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 2

3 Gravitación y rzamient Desde la Antigüedad se estableciern diferentes mdels sbre el univers: Mdel gecéntric Existen cuatr tips de astrs: el Sl, la Luna, cinc planetas y las estrellas. Ls planetas describen trayectrias circulares alrededr de la Tierra. Las estrellas están fijas a una bóveda invisible que gira alrededr de un punt fij en el ciel. En el mdel gecéntric, la Tierra está fija e inmóvil en el centr del univers. Prpuest pr Aristóteles (s. IV a. c.) y Ptlme (s. II d. c.). Mdel helicéntric El Sl es el centr del univers. Ls planetas giran alrededr de él describiend órbitas circulares. El únic cuerp que gira alrededr de la Tierra es la Luna. La Tierra gira sbre sí misma, l que prduce, entre trs fenómens, la alternancia del día y la nche. Las estrellas sn bjets distantes que permanecen fijs. Defendid pr Aristarc de Sams (s. III a. c.) y Cpérnic (s. XVI). Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 3

4 Gravitación y rzamient Galile Galilei y la psición en el univers Realizó meticulsas bservacines cn telescpi: La Luna tiene una superficie accidentada semejante a la de la Tierra: ls cuerps celestes n sn perfectamente esférics. N tds ls cuerps celestes giran alrededr de la Tierra. El Sl presenta manchas cambiantes: n es un cuerp perfect. Kepler y las órbitas elípticas Enunció tres leyes, que describen el mvimient de ls planetas alrededr del Sl: Ls planetas n describen una trayectria circular, sin elíptica, en un de cuys fcs está el Sl. Ls planetas se mueven cn mayr menr rapidez según se hallen más mens próxims al Sl, respectivamente. La tercera ley describe la relación que existe entre el tiemp que tarda un planeta en describir una órbita cmpleta (períd) y su distancia al Sl. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 4

5 Gravitación y rzamient La ley de gravitación universal Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 5

6 Gravitación y rzamient En el sigl XVII, Isaac Newtn ( ) enunció la ley de gravitación universal: Entre ds cuerps cualesquiera existe una fuerza de atracción que es directamente prprcinal al prduct de sus masas e inversamente prprcinal al cuadrad de la distancia que ls separa. F = G m 1m 2 r 2 dnde G es la cnstante de gravitación universal, cuy valr n depende ni del lugar ni del medi en el que se encuentren las masas. Ls elements que definen esta fuerza gravitatria sn: Punt de aplicación Dirección Sentid Valr numéric el centr de gravedad de ls cuerps. la recta que une ls centrs de gravedad de cada un de ls cuerps. hacia el cuerp que ejerce la atracción. dada pr la ecuación de la ley de gravitación universal. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 6

7 Gravitación y rzamient La fuerza gravitatria y el pes de ls cuerps Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 7

8 Gravitación y rzamient El pes de un cuerp es la fuerza cn la que la Tierra l atrae. Se mide cn un dinamómetr y se expresa en newtns (N). El pes de un cuerp viene dad pr: Pes = masa aceleración de la gravedad P = m g g = aceleración de la gravedad, 9,8 m/s 2 Ls elements de la fuerza pes sn: Punt de aplicación Dirección Sentid Valr numéric El centr de gravedad del cuerp. Hacia el centr de la Tierra Hacia el centr de la Tierra P = m g El valr de g depende de la distancia del cuerp al centr de la Tierra. La masa del cuerp se determina mediante una balanza. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 8

9 El Gravitación métd científic y rzamient La fuerza gravitatria y la caída de ls cuerps en la superficie terrestre Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 9

10 El Gravitación métd científic y rzamient El mvimient de caída libre es rectilíne y acelerad, prque actúa una única fuerza en la misma dirección del mvimient: la fuerza de atracción gravitatria. Si dejams caer un cuerp, experimenta la aceleración de la gravedad, g, que es idéntica para tds ls cuerps. Galile fue el primer científic que demstró experimentalmente que, si despreciams la resistencia que frece el aire, tds ls cuerps caen hacia la Tierra cn la misma aceleración. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 10

11 El Gravitación métd científic y rzamient La fuerza gravitatria y las mareas Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 11

12 El Gravitación métd científic y rzamient El mvimient de las mareas se debe a la fuerza de atracción gravitatria que la Luna ejerce sbre la Tierra. Ls céans que se encuentran en el lad de la Tierra más próxim a la Luna, sn atraíds hacia ella, prduciéndse una marea alta. Debid a la rtación terrestre, se prduce tra marea alta en el punt puest. En ls punts de la Tierra que se encuentran a 90 de la dirección Tierra-Luna se prducen mareas bajas. Cuand la Luna y el Sl están alineads, en luna llena luna nueva, sus fuerzas se cmbinan para prducir mareas extremadamente altas bajas (mareas vivas). Cuand se dispnen frmand un ángul rect, se riginan mareas mens extremas (mareas muertas). Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 12

13 El Gravitación métd científic y rzamient La fuerza gravitatria y el mvimient circular Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 13

14 El Gravitación métd científic y rzamient En td mvimient circular existe una aceleración centrípeta (hacia el centr de la circunferencia) y, pr tant, una fuerza centrípeta que l rigina. La fuerza gravitatria, según la ley de gravitación, universal, es una fuerza centrípeta. La Luna describe una órbita circular alrededr de la Tierra, mvida pr la fuerza gravitatria. Ls cmetas describen órbitas elípticas cuys períds de revlución alrededr del Sl varían desde uns pcs añs hasta miles de añs. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 14

15 El Gravitación métd científic y rzamient Nuestr lugar en el univers: nuevs mdels csmlógics Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 15

16 El Gravitación métd científic y rzamient Una unidad astrnómica, UA, es la distancia media entre la Tierra y el Sl, y equivale a km (aprximadamente, 150 millnes de kilómetrs). Un añ luz es la distancia que recrre la luz en un añ. El fin del mdel cpernican En 1923,el astrónm E. Hubble ( ) hiz ds grandes descubrimients : Existen tras muchas galaxias en el univers, además de la Vía Láctea. Estas galaxias se alejan unas de tras a una velcidad prprcinal a la distancia que las separa: el univers se expande. La tería del Big Bang Una gran explsión riginó el univers. Al expandirse el univers, la temperatura fue disminuyend y las partículas elementales que l frmaban fuern cmbinándse, dand lugar a hidrógen y heli, y después, dentr de las estrellas, al rest de ls elements. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 16

17 El Gravitación métd científic y rzamient Niveles de agrupación de ls cuerps en el Univers Estrellas y sistemas planetaris Galaxias Nebulsas Cúmuls de galaxias Supercúmuls de galaxias Física y Química 3º ESO Oxfrd University Press España, S. A. 17

18 El Gravitación métd científic y rzamient La fuerza de rzamient Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 18

19 El Gravitación métd científic y rzamient La fuerza de rzamient, F R, es una fuerza que se manifiesta en la superficie de cntact de ds cuerps y que se pne al deslizamient de un sbre el tr. Ls elements que la definen sn: Punt de aplicación Dirección Sentid Valr numéric el centr de gravedad de ls cuerps. paralela a las superficies que están en cntact. puest al del mvimient. depende del pes de ls cuerps, su naturaleza y el grad de puliment de sus superficies. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 19

20 El Gravitación métd científic y rzamient Factres de ls que depende el valr de la fuerza de rzamient 1. Influencia del tamañ de la superficie de cntact entre ls cuerps La fuerza de rzamient es independiente del área de las superficies en cntact. 2. Influencia del pes de ls cuerps La fuerza de rzamient es prprcinal al pes del cuerp. 3. Influencia de la naturaleza de las superficies en cntact y del grad de puliment de las mismas La fuerza de rzamient sí depende de la naturaleza de las superficies en cntact. Además, cuant más lisas sean las superficies en cntact, menr será el rzamient. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 20

21 El Gravitación métd científic y rzamient Efects negativs y psitivs de la fuerza de rzamient Efects negativs del rzamient Sbrecalentamient y desgaste de piezas en las máquinas. Mayr cnsum de energía para suministrar más fuerza a las máquinas. Desgaste de tejids, calzads Desgaste de ls neumátics. Desgaste de cartílags y huess. Ersión de piedras y rcas. Efects psitivs del rzamient Permite el mvimient de las persnas y ls animales. Permite que ls vehículs circulen en el asfalt, tmen las curvas y frenen. Evita que ls cuerps permanezcan indefinidamente en mvimient. Enciende las cerillas y ls mechers. Permite escribir cn un lápiz de grafit sbre papel. Oxfrd University Press España, S. A. Física y Química 3º ESO 21