Leyes de Kepler
Leyes de Kepler Johannes Kepler, astrónomo y matemático
alemán, fue colaborador de Tycho Brahe por lo que, tras su muerte, accedió a
los datos de las órbitas de los planetas y gracias a esos pudo ir deduciendo
las órbitas reales planetarias.
Descubrió que los planetas no describen órbitas circulares
alrededor del sol, como lo pensaba Tycho, sino elipses en las que el sol está
en uno de los focos.
Las elipses se obtienen al hacer un corte inclinado en un
cilindro. La figura que se obtiene parece un círculo achatado con un eje mayor
y un eje menor. Un ejemplo de este recorrido elíptico es el que describen
periódicamente los cometas que regresan periódicamente. Ésta es la llamada primera ley de Kepler.
La segunda ley de
Kepler dice que, al moverse un planeta en su órbita, la línea que va del
planeta al sol barre áreas iguales en tiempos iguales. De acuerdo con esto, cuando
un planeta o cometa, se acerca al sol, su velocidad aumentará de acuerdo con
una ley precisa y calculable, esto implica que la velocidad de un planeta es mayor
cuanto más cercano se encuentre al Sol.
Contrariamente a lo que se
podría pensar, las estaciones no se deben a que en su movimiento elíptico la
Tierra se aleje y acerque al sol. Esto tiene un efecto prácticamente
imperceptible en el clima, más bien tiene que ver con la forma de la órbita ya
que la Tierra recorre su trayectoria alrededor del sol con una velocidad
variable. Va más deprisa cuanto más cerca está del sol y más lento cuanto más
alejada está.
La tercera ley de Kepler dice: El cuadrado del periodo orbital del planeta es
proporcional al cubo de la distancia promedio del planeta al sol. Relaciona el
tamaño de la órbita y el tiempo que tarda en recorrerla el planeta.
Leyes de Newton
“Si he logrado ver más lejos ha sido
porque he subido a
hombros de gigantes”
Newton
Esta frase, nos sugiere que lo descubierto por los
anteriores físicos, contribuyó en la formulación de las leyes de Newton.
Isaac Newton (1642 – 1727), uno de los más grandes
científicos que ha dado la humanidad. En 1687, publicó el libro científico más
famoso que existe que se le conoce con el nombre de Principia, donde en el
primero de los tres libros, en el primer libro postula sus tres leyes del
movimiento.
La primera ley de Newton dice: “Todo objeto continúa en su
estado de reposo o de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea
obligado a cambiar ese estado por fuerzas que actúan sobre él”.
Así es que si estuviéramos en el espacio donde no hay
fuerzas como el aire o la fricción, los objetos lanzados seguirían con sólo la
fuerza con la que fueron empujados en un movimiento con velocidad constante y
en línea recta. A esto le llamamos Inercia, por lo que a esta ley se le conoce
con este nombre también.
La ley de la Inercia llevó a los científicos a poder
visualizar los viajes al espacio, pues sólo a la inercia para viajar en el
espacio. Newton, usó el concepto de la fuerza para explicar lo que ocurría al
interactuar esta fuerza con un objeto, cuando se pasa del reposo al movimiento,
cambia su velocidad, es decir acelera. Y será más fácil mover un objeto de
mayor masa que uno de menor masa. Es decir, la Fuerza es igual a masa por
aceleración, traducido a fórmula sería: F = m X a.
Y Newton afirmó: “La fuerza neta que actúa sobre un objeto,
es proporcional a la aceleración que adquiera al moverse, y a la masa de dicho
objeto” este es el enunciado de la segunda ley de Newton.
Eso tiene que ver con la tercera ley de Newton que establece
que: “Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el
segundo objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta sobre
el primero” así es que si se tiene que regresar la misma fuerza.
Podemos observar esta ley todo el tiempo, basta con que
existan dos objetos en contacto, también se puede enunciar de la siguiente
manera “No puedes tocar sin ser tocado”.
Ley de la gravitación universal
“La luna se está se está cayendo” es
una frase muy alarmante para mucha gente, impensable y poco creíble, pero es
cierto, y muy relacionada con una historia que es famosa y tal vez ya la hayan
escuchado. Dicen que un día de otoño de 1666, Newton observaba la Luna a través
del follaje de un manzano, de pronto vio caer una manzana del árbol. Se
preguntó entonces, si la Luna no cuelga de un árbol, si nada la sujeta, ¿por
qué no cae?, ¿por qué no se vino abajo como lo hizo la manzana?
Sabemos que una buena pregunta, tras
una observación, siempre vendrá llena de reflexiones e investigación. También
los conocimientos de científicos como Hooke que escribió el movimiento circular
(proporcional al cuadrado del periodo) y Kepler nos dice que el cuadrado del
periodo de un planeta es proporcional al cubo de su distancia al sol. Todo esto
fue el punto de partida de la ley de la gravitación universal.
Todo atrae a lo demás en una forma
bella y simple, donde sólo intervienen masa y distancia. Según Newton, todo
cuerpo atrae a todos los demás cuerpos con una fuerza que, para dos cuerpos
cualesquiera, es directamente proporcional al producto de sus masas e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Lo
podemos expresar como:
Donde “m1” y “m2”
son las masas de los cuerpos y “d” es la distancia entre sus centros. Así cuanto
mayor sean las masas será mayor la fuerza de atracción entre ellas.
Y en el caso de la distancia de
separación, la fuerza de atracción será más débil, en proporción inversa al
cuadro de la distancia entre sus centros de masa. Se introdujo en esta ley una
constante llamada constante universal de la gravitación G, la cual es una
fuerza muy débil que existe entre los cuerpos G = 6.67 10 -11 N.m2/kg2.
Podemos expresar la ley como:
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