Sir Isaac Newton y la astronomía

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Sir Isaac Newton

¡Sabes que debes ser especial si tienes dos cumpleaños! Uno de esos individuos especiales fue Sir Isaac Newton , un matemático y físico inglés. Nació el 25 de diciembre de 1642. No, espera; era el 4 de enero de 1643. En realidad, nació en ambas fechas. Y no se debió a un despertar espiritual de algún tipo. Fue porque la Inglaterra protestante usó el calendario juliano, mientras que el resto de Europa adoptó el calendario gregoriano. Eh, lo que sea.

Newton fue un niño brillante que asistió a la universidad para estudiar matemáticas y física. Pero una plaga se extendió por Inglaterra y las universidades cerraron. Así que el pobre Newton tuvo que regresar y estudiar en casa. Desafortunadamente, no hizo mucho como resultado de esto. Solo logró hacer descubrimientos en el campo de la óptica, inventar un campo matemático completamente nuevo (el del cálculo) y desarrollar tres leyes del movimiento que cambiaron el mundo: ya sabes, cosas normales del tipo de estudiante universitario en un descanso. .

Primera ley de movimiento de Newton

  • La primera ley del movimiento de Newton establece que un cuerpo permanece en reposo o continúa en movimiento uniforme en línea recta a menos que actúe sobre él una fuerza.

Al pensar en esto, Newton sabía que algo debía tirar de nuestra luna hacia la Tierra, lo que significa que si ninguna fuerza alteraba el movimiento de la luna, continuaría en línea recta y volaría hacia el espacio. Si no tuviéramos luna, eso realmente estropearía todo el asunto del hombre lobo.

De todos modos, los pensamientos de Newton apuntan al hecho de que la luna rodea nuestra Tierra porque la Tierra la atrae a través de alguna fuerza. Newton se dio cuenta de que la gravedad era la fuerza.

Segunda ley del movimiento de Newton

  • La segunda ley del movimiento de Newton establece que la fuerza neta, F, sobre un cuerpo es igual a su aceleración, a, multiplicada por su masa, m. En otras palabras, F = ma.

La masa en la segunda ley del movimiento no es lo mismo que el peso. La masa es una medida de la cantidad de materia que forma un objeto. El peso de un objeto es en realidad la fuerza que la gravedad de nuestra Tierra ejerce sobre ese objeto. Flotando en el espacio lejos de la Tierra, no tendrías peso a pesar de tener la misma cantidad de materia que tienes ahora en la Tierra.

Tercera ley del movimiento de Newton

  • La tercera ley del movimiento de Newton dice que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primer cuerpo.

Pero Newton también se dio cuenta de que la fuerza entre dos cuerpos depende de sus masas y de la distancia entre ellos.

A medida que aumenta el cuadrado de la distancia entre dos objetos, la fuerza de gravedad disminuye. Esta relación se denomina relación cuadrada inversa. Por ejemplo, si la distancia de la Tierra a la Luna se duplicara, la fuerza gravitacional entre la Tierra y la Luna disminuiría en 4, porque 2 al cuadrado es igual a 4.

Ley de la gravedad de Newton

Sabiendo qué es la masa y qué es una relación inversa al cuadrado, puede reducir la ley de la gravedad de Newton a la ecuación que se muestra en la pantalla.


La ecuación de la ley de la gravedad
Ecuación de la ley de la gravedad

En esta ecuación, F es la fuerza de gravedad entre dos objetos, uno de masa M y el otro de masa m. La pequeña r es la distancia entre los centros de estos dos objetos y la gran G se conoce como constante gravitacional. La constante gravitacional es un número que depende de las unidades que usamos para masa, fuerza y ​​distancia. La razón por la que hay un signo menos en la ecuación es porque la fuerza de gravedad es atractiva, lo que significa que la pequeña r tiende a disminuir.

En resumen, la ley de Newton de la gravitación universal establece que la fuerza de gravedad que atrae dos objetos entre sí es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. En términos muy simples, a medida que aumenta la distancia entre dos objetos, la fuerza de gravedad disminuye y viceversa. A medida que aumenta la masa de uno o ambos objetos, aumenta la fuerza de gravedad y viceversa.

Newton y movimiento orbital

Entonces, ahora sabemos por qué la luna no vuela hacia el espacio. ¡Es gracias a la gravedad! Pero, ¿por qué la luna no vuela hacia la Tierra, entonces, debido a esta misma gravedad?

Piense en el movimiento orbital de nuestra luna como una forma de caída. A medida que la luna orbita la Tierra, en realidad está cayendo o acelerándose hacia el centro de la Tierra. Pero viaja tan rápido que en realidad no puede golpear la Tierra.

El ejemplo clásico de la bala de cañón ayudará a explicar lo que quiero decir. Piense en un gran cañón disparando una bala de cañón desde lo alto de una montaña realmente alta en la Tierra. Si carga el cañón con una pequeña cantidad de pólvora, la bala no irá muy lejos antes de que vuelva a caer a la Tierra. Pero si carga el cañón con una tonelada de pólvora, la bala irá tan rápido que no golpeará el suelo en absoluto.

Esto se debe a que mientras la gravedad de la Tierra empujará la bala de cañón hacia el centro de la Tierra, la superficie de la Tierra se curvará alejándose de la bala de cañón al mismo ritmo que cae cuando viaja muy rápido. Esto significa que la bala de cañón ‘falla’ en la Tierra cuando cae hacia ella debido a su alta velocidad y la curvatura de la Tierra misma.

Resumen de la lección

Sir Isaac Newton fue un matemático y físico inglés cuyas leyes del movimiento son muy famosas.

  • La primera ley del movimiento de Newton establece que un cuerpo permanece en reposo o continúa en movimiento uniforme en línea recta a menos que actúe sobre él una fuerza.
  • La segunda ley del movimiento de Newton establece que la fuerza neta, F, sobre un cuerpo es igual a su aceleración, a, multiplicada por su masa, m. En otras palabras, F = ma.

La masa en la segunda ley del movimiento no es lo mismo que el peso. La masa es una medida de la cantidad de materia que forma un objeto.

  • La tercera ley del movimiento de Newton dice que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primer cuerpo.

La ley de Newton de la gravitación universal establece que la fuerza de gravedad que atrae dos objetos entre sí es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya visto esta lección, debería estar listo para:

  • Describir las tres leyes del movimiento de Newton y su ley de gravitación universal.
  • Diferenciar la masa del peso
  • Recuerde las ecuaciones de la segunda ley de Newton y la ley de gravitación universal.