Cómo las órbitas son influenciadas por la gravedad y la energía

Publicado el 3 noviembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Energía cinética y potencial

¿Ya ha aprendido sobre la famosa energía cinética y potencial? Si no es así, en pocas palabras, la energía cinética es la energía del movimiento y la energía potencial es la energía almacenada.

Un buen ejemplo de esto es un yo-yo. Cuando tienes el yoyo en la mano, antes de que empiece a caer hacia el suelo, todo es energía potencial. A medida que el yoyo cae hacia el suelo, la energía potencial comienza a cambiar a energía cinética ya que el yoyo ahora está en movimiento. Cuando el yoyo llega hasta el fondo, tiene la máxima energía cinética. La energía cinética y la energía potencial son realmente importantes en la discusión de esta lección sobre las órbitas, la velocidad y la energía.

Órbitas, velocidad y energía

En nuestro sistema solar, los planetas se mueven en una órbita ligeramente elíptica alrededor del sol. El punto en el que un cuerpo celeste está más alejado del sol a lo largo de su órbita se llama afelio , y el punto en el que un cuerpo celeste está más cerca del sol a lo largo de su órbita se llama perihelio .

A medida que aumenta la velocidad de un objeto, también aumenta su energía cinética. Esto significa que la energía cinética de un planeta es mayor cuando está en el perihelio, ya que se mueve más rápido cuando está más cerca del sol. Por otro lado, la energía cinética de un planeta será más pequeña cuando esté en el afelio, que es donde se mueve más lentamente a lo largo de su órbita.

Ahora, volvamos a nuestro ejemplo de yo-yo por un segundo. Cuanto más lejos tenga que caer el yoyó, más energía potencial tendrá antes de caer y más energía cinética recogerá al caer hacia el suelo.

La energía potencial gravitacional que tiene un objeto celeste también aumenta con la distancia al sol. La energía potencial gravitacional es energía almacenada sujeta a la atracción gravitacional de otro cuerpo.

A medida que un planeta se acerca al sol, su energía gravitacional disminuye, pero su energía cinética aumenta. Sin embargo, la suma de la energía potencial gravitacional y la energía cinética siempre es constante a lo largo de su órbita.

Un ejemplo de caso

Intentemos comprender este proceso a través de un ejemplo. En la pantalla hay una imagen del sol y un planeta moviéndose en una órbita elíptica. Todo el camino a la izquierda, en el afelio, es un planeta que se mueve muy lentamente. Se mueve tan lentamente que la fuerza de la gravedad lo empuja hacia adentro y el planeta ‘cae’ hacia el sol.


Un planeta se mueve más lento en el afelio
Diagrama del sol y el planeta orbital.

Este primer paso es como un paseo en montaña rusa, donde la montaña rusa está en la parte superior del paseo, más lejos del suelo y lista para caer hacia adentro, hacia el suelo. A medida que el planeta cae hacia el interior hacia el sol, gana velocidad y levanta los brazos en el aire. Cuando el carro y la gente de la montaña rusa caen al suelo, sucede lo mismo. Se toman algunas fotos en el camino que nadie compra y, finalmente, el viaje llega al punto más cercano al suelo.

Cuando el planeta alcanza el perihelio, el punto más cercano al sol, se mueve tan rápido que en realidad puede alejarse del sol, contra la fuerza de la gravedad. Esto es como un carro en nuestra montaña rusa que se mueve tan rápido que puede moverse contra el tirón de la gravedad de la Tierra, hacia arriba y sobre otra joroba en el viaje.

Pero el viaje no puede continuar para siempre ya que la gravedad lo hace más lento como resultado de este movimiento. La gravedad también ralentiza el planeta a medida que se mueve hacia afuera. Su velocidad finalmente cae a su nivel más bajo en el afelio, y el viaje comienza de nuevo.

Resumen de la lección

La energía cinética , o energía de movimiento, energía potencial o energía almacenada, y un tipo de energía potencial llamada energía potencial gravitacional , o energía almacenada sujeta a atracción gravitacional por otro cuerpo, están todas ligadas a las órbitas y velocidades de los planetas en nuestro planeta. sistema solar. El punto en el que un cuerpo celeste está más alejado del sol a lo largo de su órbita se llama afelio , y el punto en el que un cuerpo celeste está más cerca del sol a lo largo de su órbita se llama perihelio .

En el afelio, las velocidades son bajas y la energía potencial alta. En el perihelio, las velocidades son altas y la energía cinética es alta. Es por eso que la fuerza de la gravedad empuja a un planeta hacia el sol a velocidades lentas en el afelio. Pero en el perihelio, sus altas velocidades lo mueven hacia afuera, lejos del sol y contra su poderosa atracción gravitacional.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, debería poder:

  • Indique la diferencia entre energía potencial y cinética.
  • Recuerde el significado de afelio y perihelio.
  • Discutir cómo la energía potencial cinética y gravitacional de un planeta depende de su ubicación a lo largo de su órbita.

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