Trabajo de Fuerza, Órbitas y Leyes de Kepler: Conceptos Clave en Física

Trabajo de una Fuerza

El trabajo realizado por una fuerza F en un punto de desplazamiento desde el punto A hasta el punto B se define:

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En el caso de que la fuerza F sea constante entre A y B:

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El trabajo de una fuerza es igual al trabajo que realiza su componente en la dirección del desplazamiento, o componente tangencial:

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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 la 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:
F_g – N = m a_c

Sobre la nave:
F_g = m a_c

Velocidad de Escape

La velocidad de escape, v_e, es la velocidad que debe adquirir un cuerpo para escapar de la atracción gravitatoria terrestre. Se considera que un cuerpo escapa del campo gravitatorio terrestre cuando llega a una distancia infinita de la Tierra (E_p=0) con velocidad nula (E_c=0). Por lo tanto, su energía mecánica también será nula.

A partir de esta expresión: E = E_∞ = 0 → E = E_c + E_p =

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Se deduce el valor de esta velocidad:

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Leyes de Kepler

1. Todos los planetas se mueven en órbitas elípticas con el Sol situado en uno de sus focos.
2. La recta que une un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

Por lo tanto: r₁ v₁ = r₂ v₂; donde r es el radio y v la velocidad. Para un tiempo t, la primera área será igual que la segunda área.

El cuadrado del período del movimiento de un planeta es directamente proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol.

Suponemos que se trata de un movimiento circular uniforme y que la fuerza gravitatoria es igual que la fuerza centrípeta.

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