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La gravedad es una de las fuerzas fundamentales de la física. El aspecto más importante de la gravedad es su universalidad: todos los objetos tienen una fuerza gravitacional que atrae otros objetos hacia ellos. [1] X Fuente de investigación La fuerza de gravedad que actúa sobre cualquier objeto depende de las masas de ambos objetos y de la distancia que haya entre ellos. [2] X Fuente de investigación
Pasos
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Define la ecuación para la fuerza de gravedad que atrae un objeto, F grav = (Gm 1 m 2 )/d 2 . [3] X Fuente de investigación Para poder calcular correctamente la fuerza gravitacional de un objeto, esta ecuación tiene en cuenta las masas de ambos objetos y qué tan lejos se encuentran los objetos entre sí. A continuación, se definen cada una de las variables que la componen.
- F grav es la fuerza que ejerce la gravedad.
- G es la constante de gravitación universal 6,673 x 10 -11 Nm 2 /kg 2 [4] X Fuente de investigación
- m 1 es la masa del primer objeto.
- m 2 es la masa del segundo objeto.
- d es la distancia que existe entre los centros de ambos objetos.
- A veces, se utiliza una letra r en lugar de una d . Cualquiera de los dos símbolos representa la distancia entre los dos objetos.
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Utiliza las unidades métricas correspondientes. Para esta ecuación en particular, debes usar unidades métricas. Las masas de los objetos deben estar expresadas en kilogramos (kg) y la distancia debe estar en metros (m). Antes de continuar con el cálculo, es necesario convertir las unidades si no están expresadas en metros y kilogramos.
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Determina la masa del objeto en cuestión. En el caso de objetos pequeños, puedes pesarlos en una balanza para determinar su peso en kilogramos (kg). Si el objeto es grande, tendrás que buscar el valor aproximado de su masa en línea o en una tabla. En problemas de física, generalmente te van a informar cuál es la masa del objeto.
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Mide la distancia que existe entre los dos objetos. Si vas a intentar calcular la fuerza de gravedad entre un objeto y la tierra, necesitas determinar qué tan lejos se encuentra el objeto respecto del centro de la tierra. [5] X Fuente de investigación
- La distancia desde la superficie de la tierra hacia el centro es de aproximadamente 6,38 x 10 6 m. [6] X Fuente de investigación
- Puedes encontrar tablas y otros recursos en línea que informan acerca de las distancias aproximadas desde el centro de la tierra hasta objetos ubicados a distintas elevaciones en la superficie. [7] X Fuente de investigación
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Resuelve la ecuación. Una vez que hayas definido las variables, puedes reemplazarlas en la ecuación y resolverla. Asegúrate de que todas las unidades estén expresadas según el sistema métrico y en la escala correspondiente. La masa debe expresarse en kilogramos y la distancia, en metros. Resuelve la ecuación respetando el orden de las operaciones.
- Por ejemplo, imagina que debes determinar la fuerza de gravedad que ejerce una persona de 68 kg sobre la superficie de la tierra. La masa de la tierra es de 5,98 x 10 24 kg. [8] X Fuente de investigación
- Asegúrate de que todas las variables tengan las unidades correspondientes: m 1 = 5,98 x 10 24 kg, m 2 = 68 kg, G = 6,673 x 10 -11 Nm 2 /kg 2 , y d = 6,38 x 10 6 m
- Escribe la ecuación: F grav = (Gm 1 m 2 )/d 2 = [(6,67 x 10 -11 ) x 68 x (5,98 x 10 24 )]/(6,38 x 10 6 ) 2
- Multiplica las masas de los dos objetos: 68 x (5,98 x 10 24 ) = 4,06 x 10 26
- Multiplica el producto de m 1 and m 2 por la constante de gravitación G : (4,06 x 10 26 ) x (6,67 x 10 -11 ) = 2,708 x 10 16
- Eleva al cuadrado la distancia que existe entre los dos objetos: (6,38 x 10 6 ) 2 = 4,07 x 10 13
- Divide el producto de G x m 1 x m 2 por la distancia elevada al cuadrado para hallar la fuerza de gravedad en Newtons (N): 2,708 x 10 16 /4.07 x 10 13 = 665 N
- La fuerza de gravedad es 665 N.
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Comprende la segunda ley del movimiento de Newton, F = ma . La segunda ley del movimiento de Newton establece que cualquier objeto se acelerará cuando se le aplique una fuerza neta o una fuerza no equilibrada. [9] X Fuente de investigación En otras palabras, si a un objeto se le aplica una fuerza superior a las fuerzas que están actuando en dirección opuesta, el objeto se acelerará en la dirección de la fuerza superior.
- Esta ley puede resumirse con la ecuación F = ma , donde F es la fuerza, m la masa del objeto y a la aceleración.
- Utilizando esta ley, puedes calcular la fuerza de gravedad de cualquier objeto que esté sobre la superficie de la tierra, utilizando el valor conocido de aceleración que ejerce la gravedad.
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Aprende cuál es la aceleración que ejerce la gravedad sobre la tierra. En la tierra, la fuerza de gravedad hace que los objetos se aceleren a razón de 9,8 m/s 2 . En la superficie de la tierra, puedes usar la ecuación simplificada F grav = mg para calcular la fuerza de gravedad.
- De todas formas, si quieres una aproximación más exacta de la fuerza, puedes usar la ecuación anterior F grav = (GM earth m)/d 2 para determinar la fuerza de gravedad.
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Utiliza las unidades métricas correspondientes. Para esta ecuación en particular, debes usar unidades métricas. La masa del objeto tiene que estar expresada en kilogramos (kg) y la aceleración tiene que estar expresada en metros por segundo al cuadrado (m/s 2 ). Antes de continuar con los cálculos, debes convertir las unidades a kilogramos y metros por segundo al cuadrado.
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Determina la masa del objeto en cuestión. En el caso de objetos pequeños, puedes pesarlos en una balanza para determinar su peso en kilogramos (kg). Si el objeto es grande, tendrás que buscar el valor aproximado de su masa en línea o en una tabla. En problemas de física, generalmente te van a informar cuál es la masa del objeto.
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Resuelve la ecuación. Una vez que hayas definido las variables, puedes reemplazarlas en la ecuación y resolverla. Asegúrate de que todas las unidades estén expresadas según el sistema métrico y en la escala correspondiente. La masa debe expresarse en kilogramos y la distancia en metros. Resuelve la ecuación respetando el orden de las operaciones.
- Utiliza la misma ecuación de arriba y comprueba qué tan precisa es la aproximación. Determina la fuerza de gravedad de una persona de 68 kg sobre la superficie de la tierra.
- Asegúrate de que todas las variables estén expresadas en las unidades correspondientes: m = 68 kg, g = 9,8 m/s 2 .
- Escribe la ecuación: F grav = mg = 68*9,8 = 666 N.
- Si usas la ecuación F = mg la fuerza de gravedad es de 666 N, mientras que si usas la ecuación más exacta, obtendrás como resultado una fuerza de 665 N. Tal como puedes ver, estos valores son casi idénticos.
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Consejos
- Estas dos fórmulas deben dar el mismo resultado, pero la fórmula más corta es más simple de usar si tienes que resolver problemas de objetos que se encuentran sobre la superficie del planeta.
- Utiliza esta fórmula si no sabes la aceleración que produce la fuerza de gravedad en un planeta o si vas a determinar la fuerza de gravedad entre dos objetos muy grandes, como por ejemplo la luna y un planeta.
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Referencias
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/Newton-s-Law-of-Universal-Gravitation
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/Newton-s-Law-of-Universal-Gravitation
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- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
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- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-3/Newton-s-Second-Law
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