Conceptos Fundamentales de Física: Fuerzas, Trabajo y Órbitas
Fuerzas Conservativas
Una fuerza es conservativa si el trabajo realizado contra ella se almacena en forma de energía potencial, de manera que puede recuperarse íntegramente (como en el caso de las fuerzas gravitatorias). En caso contrario, la fuerza es disipativa o no conservativa (como la fuerza de rozamiento).
Un campo de fuerzas es conservativo si el trabajo que realizan las fuerzas del campo para trasladar una partícula de un punto A a otro punto B depende de los puntos inicial y final, pero no del camino seguido. De la definición de campo conservativo se deducen dos propiedades:
El trabajo que realiza el campo en una trayectoria cerrada es 0:
- El trabajo que realiza el campo puede expresarse como la variación de cierta magnitud entre los puntos inicial y final, llamada energía potencial:
Su origen es arbitrario, pues solo tienen sentido físico las variaciones de energía potencial.
El nombre de fuerzas conservativas obedece a que, si sobre un cuerpo únicamente actúan fuerzas conservativas, su energía mecánica se conserva constante:
WEc = EcB-EcA ; WFp = EpB-EpA → EcA + EpA = EcB + EpB → EmA = EmB
Trabajo de una Fuerza
El trabajo realizado por una fuerza F en un punto desplazamiento desde el punto A hasta el punto B se define:
En el caso de que la fuerza F sea constante entre A y B:
El trabajo de una fuerza es igual al trabajo que realiza su componente en la dirección del desplazamiento, o componente tangencial:
Concepto de Órbita Geoestacionaria
Tipo de órbita completamente circular situada siempre sobre el ecuador terrestre, línea imaginaria situada en la Tierra y que posee latitud 0º, con una excentricidad nula, es decir, sin ningún grado de desviación. Desde tierra, un objeto geoestacionario parece inmóvil en el cielo, y por tanto, es la órbita de mayor interés.
Estado de Ingravidez
Estar en estado de ingravidez no significa que haya gravedad cero, puesto que es casi la misma que en la superficie de la Tierra.
El estado de ingravidez significa que su peso aparentemente es cero. Por ejemplo, un astronauta y una nave, esto ocurre porque el suelo de la nave no ejerce fuerza normal hacia arriba sobre el astronauta, se mueven con la misma aceleración: la gravedad.
Sobre el astronauta: Fg – N = m ac
m g – N = m g
m g – m g = N
0 = N
Sobre la nave: Fg = m ac
M g = m ac
g = ac
Teorema de las Fuerzas Vivas
Este teorema relaciona el trabajo de la fuerza resultante con el incremento de la energía cinética.
El trabajo realizado sobre un cuerpo por la fuerza resultante se invierte en variar su energía cinética.
Leyes de Kepler
1ª Ley: Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas con el Sol situado en uno de sus focos.
2ª Ley: La recta que une un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
3ª Ley: El cuadrado del período del movimiento de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol
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