Objetivo de la sesión:

1. Unidad: • Tierra y Universo • Sesión 2 Objetivo de la sesión: • Explicar las leyes de Kepler y Newton y su importancia para realizar predicciones en el ámbito astronómico. • Liceo Técnico Adolfo Matthei • Osorno • Física Segundos Medios • Profesor: Víctor Manuel Reyes Feest • www.fisicaltam.wordpress.com

2. Segunda ley de Kepler • Se sabe la forma que tienen las órbitas de los planetas • Pero basta saber solo eso??? 1° motivo: la inclinación del eje terrestre con respecto a la eclíptica. • 2° motivo: • traslación de la Tierra en torno al Sol

3. Segunda ley de Kepler la órbita de la Tierra es casi circular podemos deducir que la rapidez con que avanza por el espacio es regular, pero ¿se podría afirmar que no tiene variaciones?

4. Tercera ley de Kepler En la época de Kepler el pensamiento estaba aún influenciado por las ideas griegas de armonía universal Para tener evidencia de la observación Científica el siguió buscando relaciones matemáticas Tercera ley publicada en 1619 conocido también como ley armónica o ley de los períodos. Leyes de Kepler: http://www.youtube.com/watch?v=ZrouyeWIUo4&feature=related

5. ¿Qué hace girar a los planetas? ¿Hacia dónde es necesario ejercer fuerza para que la goma se mantenga girando? ¿Qué diferencia notan en la fuerza necesaria para hacer girar la goma, mientras va aumentando la distancia? ¿Qué diferencia notan en la fuerza necesaria para hacer girar el sistema, mientras va aumentando la masa? Si se hiciera un paralelo con un planeta orbitando alrededor de una estrella, ¿qué sería el planeta y qué la estrella? Expliquen.

6. ¿Qué hace girar a los planetas? La misma fuerza que atrae a todos los cuerpos que están sobre la Tierra es la que afecta a los cuerpos celestes (planetas, satélites, estrellas o galaxias). Considerando esa idea, las leyes de Kepler y el principio de inercia de Galileo, Newton publicó en 1687 la ley de gravitación universal.

7. ¿Qué hace girar a los planetas? la masa del cuerpo es mayor, mayor también es la fuerza necesaria para mantenerla girando. la intensidad de la fuerza disminuye a medida que el cuerpo celeste se aleja del Sol. Leyes de Kepler: http://www.youtube.com/watch?v=37ebgx4GrZ4&feature=related

8. Observación Tanto las leyes de Kepler como la ley de gravitación universal son capaces de explicar el comportamiento de los planetas. La diferencia es que: Las leyes de Kepler solo explican “cómo” se mueven los planetas, La ley de Newton explica “por qué” se mueven y es válida para todos los cuerpos del universo.

9. Efectos terrestres de la gravitación Las mareas son los cambios periódicos del nivel del mar, producido principalmente por la atracción de las fuerzas gravitacionales que ejercen la Luna y el Sol sobre la Tierra. El efecto de esta fuerza gravitacional en el lado de la Tierra más próximo a la Luna es atraer el agua hacia la Luna, produciéndose la marea alta. Al mismo tiempo, también se produce marea alta en las aguas ubicadas en el lado de la Tierra más distante de la Luna. Debido a la rotación de la Tierra, las mareas ocurren cada 12 horas.

10. Efectos terrestres de la gravitación Los cuerpos “pesados” caen más rápido que los “livianos” La masa de cualquier cuerpo sobre la Tierra interactúa con la masa terrestre, produciéndose la fuerza de atracción entre ambos cuerpos. La fuerza resultante apunta hacia el centro de la Tierra y se denomina peso del cuerpo. Ley de gravitación universal

11. ¿Cómo se puede escapar de la fuerza gravitatoria terrestre? Newton imaginó la presencia de una montaña lo suficientemente alta como para que la atmósfera no interviniese con roce. Luego pensó qué ocurriría si pusiera allí un cañón y lanzara una serie de proyectiles, tal como aparece en la figura. Si la bala se lanza con la suficiente velocidad inicial, aquella nunca caerá al suelo (E) y podrá realizar una órbita completa, también denominada circunnavegación. Finalmente, si se lanza con velocidad mayor, la bala seguirá trayectorias elípticas (F), y si se aumenta se alcanzaría la denominada velocidad de escape, para la cual se produce una órbita infinita, es decir, el objeto se escapa hacia el espacio.

12. ¿Cómo se puede escapar de la fuerza gravitatoria terrestre? En su novela De la Tierra a la Luna (publicada en 1865), Julio Verne relata cómo un grupo de aventureros decide disparar hacia la Luna una bala tripulada de cañón en un proyectil construido de aluminio, donde los pasajeros serían protegidos por amortiguadores hidráulicos. De acuerdo con los cálculos de Verne (no exentos de errores), el cañón debía ser colocado en un pozo de cierta profundidad, donde los primeros metros serían llenados con pólvora. Esto propulsaría la cabina hasta una velocidad de 16,5 Km/s. Luego de la desaceleración por fricción con la atmósfera terrestre, el proyectil tendría una velocidad de 11 km/s, suficiente para llegar a la Luna. Esta velocidad propuesta por Verne es muy similar a la velocidad de escape de la Tierra, que es de 12 km/s.