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Ley de gravitación universal: Fuerzas gravitatorias

Ley de gravitación universal: Fuerzas gravitatorias

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Docente: Jorge

Resumen

Ley de gravitación universal: Fuerzas gravitatorias

​​Fuerza de la gravedad

La fuerza gravitatoria es una fuerza a distancia, en la que dos cuerpos con masas se atraen entre sí, que afecta a todos los cuerpos del universo. 


​​Ley de gravitación universal

Todo par de cuerpos separados a una distancia rr, se atraen entre ellos con una fuerza FF​ directamente proporcional a sus masas (m1, m2)(m_1, \space m_2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r)(r) 


F=Gm1m2r2\boxed {F = G \cfrac {m_1 \cdot m_2}{r^2}}


 Donde GG  es la constante de gravitación universal. Su valor es:

G=6,671011 Nm2/kg2G = 6,67 \cdot 10 ^{-11} \space \rm Nm^2/kg^2​​


Curiosidad: La causa del orden del universo es la fuerza de la gravedad


Ejemplo 

Calcula la fuerza con la que atrae la Tierra a la Luna si la Tierra tiene una masa de 5,981024 kg\it 5,98 \cdot 10^{24} \space kg y la Luna 7,351022 kg\it 7,35 \cdot 10^{22} \space kg y están separados a una distancia de 3,84105 km\it 3,84 \cdot 10^5 \space km


Datos
Planteamiento 
G=6,671011 Nm2/kg2G = 6,67 \cdot 10 ^{-11} \space \rm Nm^2/kg^2​​
M=5,981024 kgM= 5,98 \cdot 10^{24} \space\rm kg
m=7,351022 kgm = 7,35 \cdot 10^{22} \space \rm kg
r=3,84105 km=3,84108 mr = 3,84 \cdot 10^5 \space km = 3,84 \cdot 10^8 \space\rm m ​​
Sea la fórmula de la Ley de Gravitación Universal:

F=G Mmr2F = G\ \cfrac {M \cdot m }{r^2}​​

Entonces

F=6,671011  5,9810247,351022(3,84108)2=1,981020 NF = 6,67 \cdot 10 ^{-11} \ ·\ \cfrac {5,98 \cdot 10^{24} \cdot 7,35 \cdot 10^{22} }{(3,84 \cdot 10^8) ^2} = 1,98 \cdot 10 ^{20}\ \rm N
​​


Solución:

La Tierra atrae a la Luna con una fuerza de 1,981020N\underline{\text {La Tierra atrae a la Luna con una fuerza de } 1,98 \cdot 10^{20} \rm N}


Peso 

Es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos. Es proporcional a la masa mm​. 


P=mg\boxed{P = m\cdot g}​​


Donde gg es la aceleración de la gravedad (g=9,8 m/s2g = 9,8 \space m/s^2)​

 

¡Cuidado! Peso y masa no es lo mismo. La diferencias entre ellos son: 


​​MASA

PESO

  • Unidad básica
  • Invariable
  • Se expresa en kg\rm kg
  • Se mide con una balanza​
  • Unidad derivada
  • Variable (depende de la gravedad)
  • Se expresa en N\rm N
  • Se mide con un dinamómetro​


Ejemplo

Calcula el peso del astronauta de 75 kg\it 75 \space kg en la Tierra y en la Luna. 

Datos
Planteamiento
m=75 kgm = 75 \space \rm kg
gL=1,6 m/s2g_L= 1,6 \space\rm m/s^2​​
gT=9,8 m/s2g_{T} = 9,8 \space\rm m/s^2​​​
Sea la fórmula del peso: 

P=mgP= m \cdot g

El peso del astronauta en la Tierra es de: 

PT=759,8=735 NP_T= 75 \cdot 9,8= 735 \space \rm N​​

Y en la Luna de: 

PT=751,6=120 NP_T= 75 \cdot 1,6 = 120 \space \rm N​​


Solución:

El astronauta pesa en la Tierra 735 N y en la Luna 120 N\underline {\text{El astronauta pesa en la Tierra }735 \space \rm N \text{ y en la Luna } 120 \space \rm N}

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Preguntas frecuentes

¿Qué es el peso de un cuerpo?

¿Cuál es la Ley de Gravitación Universal?

¿Qué es la fuerza gravitatoria?

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