Leyes de Newton: Inercia y Modelos del Universo (Geocéntrico, Heliocéntrico y Actual)

Ley de Inercia (Primera Ley de Newton)

Un cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre él, o bien, si la resultante de las fuerzas que actúan es nula. La propiedad de la materia de no poder cambiar su estado de reposo o de movimiento por sí misma recibe el nombre de inercia.

Modelos del Universo

Modelo Geocéntrico

Los filósofos griegos, como Aristóteles (384-322 a.C.), consideraban que la Tierra era el centro y los demás cuerpos celestes giraban a su alrededor. Ptolomeo, en el siglo II a.C., propuso un modelo más perfeccionado, el modelo ptolemaico. En este modelo, la Tierra es el centro, y la Luna, el Sol y los planetas giran a su alrededor en órbitas circulares (epiciclos) alrededor de unos puntos que, a su vez, giraban alrededor de la Tierra. Este modelo explicaba las observaciones celestes, como la posición de las estrellas y el movimiento de los planetas, y sirvió de base para elaborar precisas tablas astronómicas que permitían predecir con exactitud las posiciones de los cuerpos celestes y los eclipses. Fue aceptado durante 14 siglos, hasta Copérnico.

Modelo Heliocéntrico

Aristarco de Samos fue el único filósofo griego que afirmó que la Tierra giraba alrededor del Sol (año 280 a.C.). Sin embargo, esta idea no tuvo éxito en su momento. Copérnico, astrónomo polaco (1473-1543), cuestionó el modelo geocéntrico. Observó que los planetas Venus y Mercurio tenían un brillo variable, de lo que dedujo que no podían estar fijos a una distancia constante de la Tierra. También propuso que la Tierra giraba alrededor del Sol. Galileo Galilei (1564-1642) construyó el primer telescopio en el año 1610 y lo utilizó para observar el firmamento. Al descubrir los satélites que giraban alrededor de Júpiter, tuvo evidencia de que algunos cuerpos celestes no giran alrededor de la Tierra. Casi fue ejecutado por adoptar el modelo de Copérnico.

Modelo Actual del Universo

El universo está en expansión.

Ejercicios Resueltos

Ejercicio 1

a) ω = 5 vueltas en 1 minuto = 5 * 2π rad / 60 s = 0.523 rad/s

b) v = ω * R; R = 3 m
v = 0.523 rad/s * 3 m = 1.569 m/s

Ejercicio 3

b) P = 12 kg * 9.8 m/s² = 117.6 N
N = P = 117.6 N

Ejercicio 4

F = G * (m1 * m2) / d²

Fr = √(N² + N²) = 32.01 (Nota: Parece haber un error en los datos o en la fórmula original. La expresión 'N*N * N*N' no es estándar en este contexto. Se asume que se busca una resultante de fuerzas perpendiculares.)
Frn = 60 N - 40 N = 20 N

Ejercicio 5

P = m * g = 3 kg * 9.8 m/s² = 29.4 N
Si el peso es mayor que la fuerza, el cubo permanece en reposo, y el peso se compensa con la fuerza y la normal.
N = P - F = 29.4 N - 18 N = 11.4 N

c) P = m * g