Física · 2º de Bachillerato · PAU · Tema 1
Campo gravitatorio
La fuerza que hace caer una manzana es la misma que mantiene la Luna en órbita y la que decide cuánta energía hace falta para salir de la Tierra.
En esta página aprenderás a:
- aplicar las leyes de Kepler y la ley de gravitación universal;
- calcular el campo, el potencial y la energía potencial de una o varias masas;
- resolver órbitas circulares y elípticas con la fuerza y con la energía;
- calcular la energía para poner en órbita, cambiar de órbita y escapar.
- 01Las leyes de KeplerAntes de saber por qué se mueven, los astrónomos ya sabían cómo se mueven: Kepler lo resumió en tres leyes a partir de las observaciones de Tycho Brahe.Primera ley de Kepler: las órbitas son elípticas · Segunda ley de Kepler: áreas iguales en tiempos iguales · Tercera ley de Kepler: periodo y tamaño de la órbita
- 02La ley de gravitación universalNewton encontró la fuerza que hay detrás de las leyes de Kepler: dos masas cualesquiera se atraen, y la misma ley vale para una manzana y para la Luna.Ley de gravitación universal · ¿Qué distancia debes poner en la fórmula? · Dirección y sentido de la fuerza gravitatoria
- 03El campo gravitatorioUna masa modifica el espacio que la rodea: cualquier otra masa que pongas en él recibe una fuerza. Esta propiedad del espacio es el campo gravitatorio.Campo gravitatorio en un punto · Superposición: el campo creado por varias masas
- 04El campo gravitatorio de los planetasDesde fuera, un planeta se comporta como si toda su masa estuviera en el centro. Por eso el campo depende de la distancia al centro, no de la altura.El campo gravitatorio en la superficie · Unidades y relación con la aceleración · Distancia al centro y campo gravitatorio
- 05Potencial, energía potencial y trabajoEl campo describe las fuerzas; el potencial y la energía potencial describen las energías. Con la energía no hace falta seguir la fuerza punto por punto: solo cuentan el punto de salida y el de llegada.Potencial gravitatorio: energía potencial por unidad de masa · Energía potencial gravitatoria y significado del signo negativo · Diferencias de potencial y de energía potencial · Superposición: los potenciales se suman como escalares
- 06Órbitas circularesUn satélite en órbita cae continuamente hacia el planeta, pero va tan deprisa que nunca llega a tocarlo: la gravedad hace de fuerza centrípeta.Conexión con la fuerza centrípeta · En una órbita circular, la gravedad es la fuerza centrípeta · Periodo y radio de una órbita circular · Calcular la masa de un planeta o de una estrella
- 07Órbitas elípticas y momento angularLa mayoría de órbitas no son círculos. Como la gravedad apunta siempre hacia el astro, el momento angular se conserva: el cuerpo va más deprisa cuanto más cerca está.Momento angular: qué es y por qué se conserva · La segunda ley de Kepler y el momento angular · Aceleración normal a lo largo de la elipse · Energía mecánica orbital
- 08Viajes por el espacio: poner en órbita, cambiar de órbita y escaparSubir un satélite, cambiarlo de órbita o hacerlo escapar es siempre una cuestión de energía: cuánta tiene ahora y cuánta debe tener.Energía necesaria para poner un satélite en órbita · Energía necesaria para cambiar de órbita circular · Velocidad de escape · Escapar desde una órbita: velocidad total e incremento de velocidad
- 09Satélites geoestacionariosUn satélite que da una vuelta cada 23 h 56 min, sobre el ecuador y en el sentido de rotación de la Tierra, parece quieto en el cielo.¿Cuándo es geoestacionaria una órbita?
- ✎Ponte a pruebaEn la PAU un solo problema mezcla el tema: una órbita, una energía y un escape en el mismo enunciado.2 ejercicios resueltos