Explorando las Leyes de Newton, Gravitación Universal y Kepler

Fundamentos de la Física: Leyes de Newton, Gravitación Universal y Kepler

Newton: Es la fuerza que, aplicada a un cuerpo de masa 1 kg, le produce una aceleración de 1 m/s².

Fuerza: Los cuerpos ejercen acciones entre sí, y la fuerza (magnitud física que utilizamos para medirlas) es toda causa capaz de alterar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o de cambiar su forma.

Leyes de Newton

1ª Ley de Newton (Ley de la Inercia): Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, o la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es cero, el cuerpo está en reposo o se mueve con movimiento rectilíneo uniforme (MRU).

2ª Ley de Newton (Ley Fundamental de la Dinámica): La fuerza aplicada a un cuerpo de masa m es directamente proporcional a la aceleración que produce.

3ª Ley de Newton (Principio de Acción y Reacción): Cuando un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, llamada acción, el cuerpo B ejerce otra fuerza sobre el cuerpo A, llamada reacción. Las acciones mutuas entre dos cuerpos son siempre iguales y dirigidas en sentidos contrarios. A cada acción se opone una reacción.

Líneas de Fuerza y sus Propiedades

En un campo eléctrico, representan la trayectoria y sentido que seguiría una unidad de carga positiva dentro del campo eléctrico.

1. Son radiales.
2. Son abiertas.
3. El campo eléctrico en un punto es tangente a la línea de fuerza que pasa por ese punto (es decir, la trayectoria).
4. Las líneas de fuerza se dibujan de manera que el número de ellas que salen de una carga positiva o negativa sea proporcional al valor de dicha carga.
5. Las líneas de fuerza no se pueden cortar.
6. Entre dos láminas metálicas planas, paralelas y muy próximas, cargadas cada una de ellas con signos contrarios, las líneas de fuerza son rectas paralelas y siempre van de la positiva a la negativa.

Ley de la Gravitación Universal

Dos cuerpos se atraen mutuamente con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que existe entre sus centros. (Fórmula)

Leyes de Kepler

1. Los planetas describen una trayectoria elíptica alrededor del Sol, estando el Sol en uno de sus focos.
2. Un planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
3. Ley de los Periodos: El cuadrado del periodo de un planeta alrededor del Sol entre el cubo de la distancia del planeta al Sol es constante para todos los planetas que giran alrededor del Sol en el sistema solar.

Demostraciones

Demostración de la 3ª Ley de Kepler

Demostración de la 1ª Ley de Newton a partir de la 2ª

Demostración de la 2ª Ley de Newton a partir de la Cantidad de Movimiento