Una de las cuatro fuerzas fundamentales es la gravitacional. La fuente de dicha fuerza es la masa, así como para la fuerza electromagnética lo es la carga eléctrica. Una masa colocada en un punto del espacio genera un campo gravitatorio.
La interacción gravitatoria se asocia con un campo de fuerzas ya que una masa cualquiera, a veces llamada masa de ensayo, colocada en un campo gravitacional experimentará una fuerza como consecuencia de la presencia del primero. El campo gravitatorio es una propiedad del espacio que se extiende hasta el infinito y es admitido actualmente que lo hace a la velocidad de la luz.
Es posible determinar una expresión matemática para cuantificar la intensidad del campo gravitatorio en un determinado punto en el que se coloque una cierta masa de ensayo me. La medida del campo gravitacional viene dada por la relación que existe entre la fuerza que experimenta la masa de ensayo colocada en un cierto punto y el valor de la propia masa.
C=F/m (1)
El campo gravitatorio C es una magnitud vectorial.
En la simulación se representa el campo generado por un planeta mediante vectores y se puede leer su valor para diferentes valores de R moviendo con el cursor la masa de ensayo.
R es la distancia del centro del planeta hasta el centro de la masa de ensayo.
1)En la simulación se representan los vectores de campo en diferentes puntos del espacio.
a.¿Por qué te parece que los vectores apuntan hacia el centro del planeta?
b.¿Cómo se relaciona la dirección y sentido de los vectores de campo gravitatorio con la dirección y sentido de la fuerza gravitatoria?
c.Analiza cómo varía el valor de C al variar el valor de R.
2)Utilizando la expresión (1) y los valores de campo que te muestra la simulación calcula:
a.La fuerza que ejercerá el planeta sobre un objeto de 10 kg de masa que se encuentra a una distancia de 12e6 m
b.La fuerza que ejercerá sobre el planeta un cuerpo de 5 kg de masa ubicado a una distancia 12e6
c.Cuánto pesará un objeto de 3 kg de masa que se encuentra sobre la superficie del planeta. ¿Cuánto pesarías vos si te encontraras sobre la superficie del planeta?
La expresión de la fuerza gravitatoria es:
F=G M m/d*d
Siendo G una constante universal de valor 6.67 . 10-11 N m2/kg2.
3)Sabiendo que el planeta tiene una masa de 5,98e24 Kg y se coloca a una distancia 10e6 m un objeto de masa 12Kg.
a.¿Cuál será la fuerza que ejercerá el planeta sobre el objeto? El valor de la fuerza ¿depende de la masa del objeto?
b.¿Cuál será el valor del campo gravitatorio? Dicho valor ¿depende de la masa del objeto? ¿por qué?
Si presionas el botón “Ver líneas de campo” verás otra forma de representar el campo gravitatorio. Las líneas se dirigen hacia el cuerpo que genera el campo indicando la trayectoria que seguiría una masa de ensayo, siguiendo la recta que une los centros de ambos cuerpos. A lo largo de esa trayectoria la fuerza atractiva (fuerza gravitacional) irá variando, junto con el valor del campo.
4)¿Cómo relacionarías la densidad de líneas de fuerza con el valor del campo? ¿y con el valor de la fuerza?
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Ilustración creada por Anne J. Cox y Melissa Dancy y modificada por Silvia y Ana!!!
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