La gravedad de todas las cosas
Si ha estado estudiando física durante mucho tiempo, probablemente esté familiarizado con la gravedad. De hecho, si has pasado algún tiempo preguntándote por qué no pudiste encestar una pelota de baloncesto en la escuela secundaria para impresionar a tus compañeros de equipo, has pasado algún tiempo pensando en la gravedad. Después de todo, la gravedad es la fuerza que nos sujeta a la Tierra. Sin embargo, probablemente no fue hasta que llegaste a la clase de ciencias de la escuela secundaria que aprendiste que la Tierra se mantiene en su posición alrededor del sol por la gravedad. Es posible que tu maestro lo haya ignorado, diciendo algo sobre cómo las cosas grandes ejercen gravedad sobre las cosas más pequeñas.
Bueno, tu profesor tenía razón a medias. Resulta que cada objeto que tiene masa en el universo ejerce gravedad sobre todos los demás objetos del universo independientemente de su tamaño. Ahora, antes de que empieces a hablar poéticamente sobre cómo todo está conectado, la mayoría de esas fuerzas son tan pequeñas que realmente no tienen un impacto en nada más. Sin embargo, vale la pena señalarlos. Esta idea de que todo ejerce gravedad sobre todo lo demás se llama gravitación universal .
¿Qué significa la gravitación universal?
Bien, entonces, ¿qué significa toda esta charla sobre la gravitación universal? ¿Alguna vez quisiste ir al espacio? ¿O tal vez ver la televisión por satélite? La gravitación universal es el fenómeno que evita que el universo se desintegre. Sin él, incluso si la Tierra fuera el único cuerpo del universo que ejerciera gravedad, las cápsulas espaciales y los satélites tendrían que viajar muy lejos para permanecer en órbita. En cambio, alcanzan una especie de punto cero entre la gravedad de la Tierra y la gravedad de algunas otras estructuras grandes, como el sol.
Entonces, ¿por qué nos preocupamos por la gravitación universal? En resumen, debido a la ley de Newton de fuerzas iguales y opuestas, podemos descubrir cómo superar la gravedad de la Tierra utilizando la fórmula de gravitación universal .
Esa fórmula es: la fuerza de gravedad es igual al producto de la constante gravitacional por las masas de cada objeto, luego dividida por el cuadrado de la distancia entre los centros de gravedad de cada objeto. Eso es mucho para asimilar, por lo que normalmente se abrevia como:
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F (gravedad) = (G x metro 1 x metro 2) / d ^ 2
G, o la constante de gravitación universal en la Tierra, es 6.67 x 10 ^ -11. Si ese no es un número lo suficientemente impar, entonces la unidad es ciertamente: Newtons metros cuadrados divididos por kilogramos cuadrados. Entonces, ¿por qué la unidad impar? Cuando todo sigue, esa es la unidad que deja las matemáticas con Newtons, que es la unidad de fuerza.
Durante los próximos minutos calcularemos la gravitación universal de varios objetos entre sí.
Materiales
Para este experimento, necesitará lo siguiente: un balance de masa, un objeto de masa de 500 g, un objeto de masa de 1000 g, un objeto de masa de 250 g.
Procedimiento
Comience por tomar la masa de cada objeto para asegurarse de que tiene la masa exacta. Registre los que utilizan la fórmula gravitacional universal: F (gravedad) = (G x m 1 x m 2) / d ^ 2. Calcule la gravitación universal entre los objetos en los siguientes intervalos para completar la tabla a continuación.
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Como parte de su sección de análisis, analice las siguientes preguntas:
- ¿Cómo cambió la gravitación universal como resultado de la alteración de las masas?
- ¿Cómo cambió la gravitación universal como resultado de la alteración de las distancias?
Resultados
De acuerdo, en este punto es posible que desee pausar la lección mientras realiza esos cálculos. Aquí hay una tabla que muestra las respuestas que debería haber obtenido. Entonces, ¿qué significa todo esto? La gravitación universal entre las masas en nuestro experimento fue mayor cuando el objeto de 250 gramos estaba más cerca del objeto de 1000 gramos. La fuerza de la gravitación universal fue mayor porque las masas eran más grandes y los iones estaban más cerca. Disminuyó drásticamente cuando se aumentó la distancia. Asimismo, disminuyó a medida que disminuyó la masa de los artículos.
Resumen de la lección
En esta lección, aplicamos el concepto de gravitación universal , que establece que todos los objetos que tienen masa ejercen fuerza gravitacional sobre todos los demás objetos del universo.
Gracias a la fórmula de la gravitación universal , sabemos que la fuerza de gravedad es igual al producto de la constante gravitacional por las masas de cada objeto, luego dividido por el cuadrado de la distancia entre los centros de gravedad de cada objeto.
F (gravedad) = (G x metro 1 x metro 2) / d ^ 2
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Esta fórmula nos dice que la gravitación universal es inversamente proporcional a la distancia, ya que cuanto mayor es la distancia, más pequeña se vuelve esta fuerza y que la masa importa. Para ver cómo funciona, comparamos la gravitación universal de un conjunto de objetos entre sí a diferentes distancias.
Al usar la fórmula, vimos que los objetos en cuestión tenían una fuerza de atracción mayor cuando los objetos estaban más cerca y más grandes, y mucho más pequeña cuando eran más pequeños y más alejados.
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