Energía y Trabajo en el Campo Gravitatorio

El trabajo realizado por la fuerza gravitatoria entre dos puntos depende solo de las posiciones inicial y final, siendo una fuerza conservativa. La energía mecánica se conserva en ausencia de fuerzas no conservativas.

La velocidad de escape, derivada de la ley de gravitación universal, es la mínima velocidad necesaria para que un objeto escape del campo gravitatorio de un cuerpo celeste:

v = √(2GM/r)

En órbitas circulares, la fuerza centrípeta necesaria es proporcionada por la gravedad, permitiendo calcular velocidades orbitales y períodos de revolución.

Vocabulario: La velocidad de escape es la velocidad mínima necesaria para que un objeto supere completamente la atracción gravitatoria de un cuerpo celeste sin necesidad de propulsión adicional.

Inducción Electromagnética

La inducción electromagnética, descubierta por Faraday, es un fenómeno fundamental que relaciona los campos magnéticos con la generación de corrientes eléctricas. Este principio es la base de la generación de electricidad en las centrales eléctricas modernas.

Vocabulario: El flujo magnético (Φ) es una medida de la cantidad de campo magnético que atraviesa una superficie. Se mide en weber (Wb) y es fundamental para entender la inducción electromagnética.

La Ley de Faraday-Lenz establece que la fuerza electromotriz inducida en un circuito es proporcional a la variación del flujo magnético que lo atraviesa. El signo negativo en la ley (Ley de Lenz) indica que la corriente inducida genera un campo magnético que se opone a la variación del flujo que la produjo.

Las aplicaciones prácticas incluyen los generadores eléctricos y los transformadores. En los generadores, el movimiento mecánico se convierte en energía eléctrica mediante la inducción electromagnética, mientras que los transformadores utilizan este principio para cambiar los valores de voltaje en la distribución de energía eléctrica.

Las Leyes de Kepler y la Gravitación Universal

La ley de la gravitación universal establecida por Newton representa uno de los pilares fundamentales de la física clásica. Esta ley describe cómo todos los cuerpos del universo se atraen entre sí con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. La ley de gravitación universal fórmula se expresa como F = G(m₁m₂)/r², donde G es la constante de gravitación universal cuyo valor es 6.67 × 10⁻¹¹ N·m²/kg².

Las leyes de Kepler complementan perfectamente la ley de gravitación universal, describiendo el movimiento de los planetas alrededor del Sol. La primera ley de Kepler establece que las órbitas de los planetas son elípticas, con el Sol ubicado en uno de sus focos. La segunda ley de Kepler indica que una línea imaginaria que une un planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales. La tercera ley de Kepler relaciona los períodos orbitales de los planetas con sus distancias medias al Sol.

Definición: La constante g 9.81 representa la aceleración de la gravedad en la superficie terrestre, siendo un caso particular de la ley de gravitación universal cuando uno de los cuerpos es la Tierra.