Conceptos Fundamentales de Física: Presión, Fluidos, Gravitación y Sistemas Planetarios
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Presión y Fluidos
Presión
La presión es una magnitud que mide el efecto deformador de una fuerza sobre un sólido. La presión ejercida por una fuerza (F) sobre una superficie (S) es igual al cociente entre la intensidad de la fuerza y la superficie.
Fluidos
Los fluidos son sustancias que pueden pasar a través de pequeños orificios y no tienen forma definida.
Principio Fundamental de la Estática de Fluidos (Hidrostática)
La presión en el interior de un líquido de densidad (d) a una profundidad (h) es: P = h·d·g
Principio de Pascal
La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite con la misma intensidad en todas las direcciones.
Vasos Comunicantes
Los vasos comunicantes son dos o más recipientes conectados entre sí que contienen un líquido; el nivel del líquido es igual en todos ellos.
Presión Atmosférica
La presión atmosférica es la fuerza por unidad de superficie ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos situados en su interior. Su valor medio a nivel del mar es 101300 Pa, 1 atm, 760 mmHg.
Barómetro
Un barómetro es un aparato usado para medir la presión atmosférica.
Barómetro de Mercurio (Torricelli)
Consta de un tubo de vidrio lleno de mercurio sobre una cubeta con el mismo líquido. La altura de la columna de mercurio indica el valor de la presión atmosférica.
Principio de Arquímedes
Un cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje igual al peso del volumen del fluido que desplaza.
Equilibrio de Sólidos en Fluidos
- Peso mayor que empuje: se hunde.
- Peso igual a empuje: cuerpo en equilibrio.
- Peso menor que empuje: asciende a flote.
Modelos Planetarios y Gravitación
Sistema Geocéntrico
El sistema geocéntrico, elaborado por Claudio Ptolomeo, sitúa a la Tierra en el centro del universo y describe los movimientos de los astros mediante un método fijo de referencia en la Tierra. Se ajusta a observaciones cotidianas como: el Sol sale, se mueve por el cielo y se pone cada día; las estrellas dan también una vuelta completa al firmamento cada día. Con la Tierra ocupando una posición central en el universo, los planetas siguen una trayectoria determinada, incluyendo su movimiento retrógrado.
Sistema Heliocéntrico
El sistema heliocéntrico, propuesto por primera vez por Aristarco de Samos y propuesto de nuevo por Nicolás Copérnico, sitúa al Sol en el centro del universo. Copérnico observó que el brillo de Venus y Mercurio era variable, lo que le dio a pensar que su distancia a la Tierra no podía ser fija.
Leyes de Kepler
Primera Ley de Kepler
Los planetas describen órbitas elípticas alrededor del Sol, que está situado en uno de los focos de la elipse.
Segunda Ley de Kepler
El vector posición de un planeta con respecto al Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
Tercera Ley de Kepler
El cuadrado del período de revolución de cualquier planeta (T) es proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol (r): T2 = KR3
Ley de Gravitación Universal
Dos cuerpos de masa m1 y m2, separados por una distancia r, se atraen con una fuerza directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos: F = G(M1·M2)/R2
Síntesis Newtoniana
- El movimiento de los astros: La fuerza gravitatoria es la fuerza centrípeta que mantiene a los planetas en sus órbitas alrededor del Sol y a la Luna alrededor de la Tierra.
- La aparición periódica de los cometas: Estos astros describen órbitas muy excéntricas en torno al Sol, que se observan solo cuando están próximos a este.
- La caída de los cuerpos: Se debe a la atracción de la Tierra sobre ellos; la aceleración de caída es igual para todos, como había señalado Galileo.
- Las mareas: La atracción conjunta del Sol y la Luna sobre las aguas produce deformaciones observables en la superficie del mar.
Salvo para cuerpos que se muevan a velocidades próximas a la de la luz, las teorías de Newton son válidas para describir el movimiento tanto de los astros como de los cuerpos terrestres.