Conceptos Clave de Física: Leyes de Kepler, Gravitación y Fórmulas Esenciales

Leyes de Kepler y Conceptos Fundamentales de Física

Leyes de Kepler

• 1ª Ley de las Órbitas: Los planetas recorren órbitas elípticas alrededor del Sol, estando este en uno de sus focos.
• 2ª Ley de las Áreas: La línea que une el planeta con el Sol barre áreas iguales sobre la elipse en tiempos iguales.
• 3ª Ley de los Periodos: Los cuadrados de los periodos de revolución son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de la elipse.

Conceptos Fundamentales de Física

Trabajo Mecánico:

Se realiza cuando, al aplicar una fuerza, se produce un desplazamiento en la dirección de la fuerza.

Energía:

Capacidad que tienen los cuerpos para producir transformaciones, como realizar un trabajo.

Energía Cinética:

Capacidad para efectuar un trabajo por medio del movimiento; depende de la masa del cuerpo y de su velocidad.

Energía Potencial:

La que posee un cuerpo en virtud de la posición que ocupa, que será distinta a la de equilibrio.

Presión:

Magnitud que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa.

1 Pascal (Pa):

Es la presión que ejerce una fuerza de un newton actuando sobre una superficie de área de un metro cuadrado.

Presión Hidrostática:

A cierta profundidad bajo la superficie libre de un líquido en reposo, es igual al producto de la densidad del líquido por la aceleración de la gravedad y por la profundidad del punto considerado.

Principio de Pascal:

La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite por igual en todas direcciones.

Principio de Arquímedes:

Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado.

Ley de la Gravitación Universal

La ley establece que:

Todo cuerpo del universo atrae a cualquier otro cuerpo con una fuerza central que es proporcional a la masa de ambos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Matemáticamente se formula así:

F = -G (m₁m₂ / r²) u_r

Donde:

• F es la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos.
• m₁ y m₂ son las masas de los cuerpos.
• r es la distancia que los separa.
• u_r es un vector unitario que va del cuerpo que ejerce la fuerza al que la sufre. El signo menos indica que la fuerza es atractiva.
• G es una constante denominada “constante de la gravitación universal” que se mide experimentalmente y cuyo valor es 6.67 × 10^-11 N·m²/kg².

Cinemática y Fórmulas de Energía

Cinemática

• Y = Y_i + V_it + ½at²
• V = V_i + at
• V² = V_i² + 2aΔY

Fórmulas de Energía

• Energía Cinética (movimiento): ½mV² (J)
• Energía Elástica (deformación): ½kX²
• Energía Potencial Gravitatoria (altura): mgh
• Energía Rotacional (rotaciones): ½Iω²

Fuerza y Trabajo de Fricción

• Fuerza de Fricción: F_fricción = μ_kN = μ_kmg
• Trabajo de Fricción: W_fricción = Fuerza × distancia

Funciones Trigonométricas Básicas

• cos(θ) = Cateto Adyacente / Hipotenusa
• sen(θ) = Cateto Opuesto / Hipotenusa