Fuerza de gravedad
Si desde cierta altura soltamos una piedra, cae al suelo como si una
fuerza la empujara o la jalara; cuando levantamos la piedra del suelo,
sentimos la misma fuerza y decimos que tiene peso.
Isaac Newton, físico ingles, al observar la caída de una manzana de un
árbol, descubrió que la manzana y la Tierra se atraen entre sí, como la
manzana es más pequeña es atraída por la tierra, esta fuerza de atracción
se llama gravedad, es la causa de que los cuerpos tengan peso y que caigan
libremente hacia la tierra.
En el vació, como lo demostraron Galileo y Newton, todos los cuerpos,
aunque tengan diferente peso, dejados caer desde la misma altura, tardan
el mismo tiempo en caer y llegan al suelo al mismo tiempo. (Fig.
4.7)
Movimiento en la caída libre de los cuerpos
El peso, efecto de la gravitación de la Tierra, es una fuerza. Una fuerza
constante, como el peso, comunica al objeto una aceleración, es decir, un
incremento de velocidad uniforme; una piedra que cae al vacío, o sea, sin
resistencia alguna, aumenta velocidad a razón de 9.8 m sobre segundo a
cada segundo; esto significa que a cada segundo que pasa su velocidad es
de 9.8 m por segundo mayor que antes.
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| Figura 4.7 La caída libre es un movimiento uniforme acelerado |
Las formulas del movimiento adquirido por un cuerpo en caída libre son
las del movimiento uniforme acelerado, si el cuerpo parte de reposo, su
velocidad inicial será igual a cero.
h= g * t2/2
h= altura
g= aceleración de la gravedad
t= tiempo
La velocidad que un móvil alcanzará en su caída se calcula con la siguiente
fórmula:
v= g * t
El valor de la aceleración de la gravedad al nivel del mar y a 45° de latitud
de 9.8 m/s2, y en la ciudad de México es de 9.78 m/s2.
Para la sencilles de las operaciones consideraremos:
g= 9.8 m/s2
Ejemplos
1. ¿A qué altura se encontrará volando un avión sobre la ciudad de México su una piedra que cae de él tarde en llegar al suelo 20 segundos?
Datos
t= 20 s
v= 9.8 m/s2
Fórmula
h= g * t2/2
Sustitución
h= (9.8 m/s2 x (20 s)2)/2 '
Resultado
h= 1956 m ✅2. ¿Con qué velocidad llega al suelo el cuerpo del problema anterior?
Datos
t= 20 s
g= 9.78 m/s2
Fórmula
v= g * t
Sustitución
v= 9.78 m/s2 x 20 s
Resultado
v= 195.6 m/s ✅Variación de gravedad terrestre
La aceleración de la gravedad varía algo de unos lugares a otros de la Tierra:
aumenta con la latitud geográfica y disminuye con la altura sobre el nivel del
mar, es dicir, un cuerpo pesará más en un lugar que este más cerca de un
centro de gravedad terrestre ( fig. 4.8) sin embrago, las variaciones del peso
de un cuerpo son muy pequeñas en los distintos lugares de la tierra.
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| Fig. 4.8 Un cuerpo que cae sobre el Polo experimenta mayor aceleración por estar más cerca del centro de gravedad (g) de la Tierra. |
✅ Un cuerpo que al nivel del mar pesa 1000 g, a 375000 km de altura pesaría 0.24
g.
✅ En una estación espacial, a 6400 km de la Tierra, una persona que pesara 56 kg
pesaría 14 kg.
Gravitación Universal
La atracción de la Tierra sobre los cuerpos, según planetas y todos los astros
del universo.
Para explicar el movimiento de los planetas, Newton emitió su ley de la
Gravitación Universal que dice:
" Todos los cuerpos se atraen en razón directa al producto de sus masas y en
razón inversa al cuadrado de las distancias que los separan".
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