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Ley de gravitación universal

Newton, la manzana y la gravedad

Dice la leyenda que estando Newton debajo de un manzano reflexionando sobre el motivo y la fuerza que mantiene unida la Luna y la Tierra,  vio caer una manzana de un árbol. Este hecho le hizo pensar que la fuerza que atrae al suelo la manzana es la misma fuerza que existe entre la Luna y la Tierra, y eso le permitió teorizar la ley de la gravitación universal. Sin embargo, la ley fue el resultado de una larga investigación matemática de Newton en el siglo XVII.

mrlong8989. Newton y la manzana (Dominio público)

Fueron años de estudio intenso, durante los cuales Newton profundizó asuntos sobre algunas asignaturas científicas, entre ellas, matemáticas y astronomía. Algunas de sus investigaciones le llevaron a notables descubrimientos en la rama de la física y por consecuencia en el asunto de la gravitación universal. Durante esa época, el físico inglés pudo formular la ley de la gravitación universal, presentada en su libro “Philosophiae Naturalis Principia Mathematica”, publicado en 1687. Según esta ley, basada empíricamente en la observación directa de los objetos, la fuerza con que se atraen dos cuerpos de masa distinta depende sólo del valor de sus masas y de la distancia que los separa. 

Tarea: experimentamos con la ley de gravitación

Tiempo:
1 sesión
Agrupamiento:
En parejas

Se ha observado experimentalmente que dos cuerpos que se encuentran a una determinada distancia se atraen con una fuerza que es mayor cuanto mayores son sus masas y menor es esa distancia. La ley de gravitación universal establece la relación numérica entre la fuerza gravitatoria, las masas de los cuerpos y la distancia a la que se encuentran.

Vamos a trabajar en parejas con una simulación que nos permite experimentar cómo varía la fuerza con la que se atraen dos cuerpos en función de estas dos variables, masa y distancia. Nuestro objetivo será diseñar experiencias para determinar cualitativamente la relación entre esas magnitudes. Recogeremos los datos de estas experiencias en un informe.

Abrimos la simulación PHET: Ley de Gravitación Universal

1. Relación de masa y fuerza gravitacional.

Manteniendo la masa de uno de los objetos constante y la distancia que los separa también constante, vamos cambiando el valor de la masa del otro objeto. Completamos la tabla:

Fuerza (N) Masa (kg)

2. Relación de fuerza gravitacional y distancia.

Manteniendo las masas de los dos objetos constantes, vamos variando la distancia que los separa. Completamos la tabla:

Fuerza (N) Distancia (m)

3.-Obtenemos conclusiones

  1. ¿Cómo varía la fuerza gravitatoria si se duplica una de las masas? ¿Y si se duplican las dos?
  2. ¿Y si se duplican las distancias? ¿Y al triplicarse?
  3. Comparamos, por ejemplo el valor de la fuerza de gravedad entre dos planetas y la fuerza de gravedad entre objetos como por ejemplo rocas o personas. ¿Qué conclusión sacamos de ello?

Reflexión y evaluación

Una vez que hemos finalizado la tarea, es un buen momento para reflexionar en nuestro diario de aprendizaje. Algunas sugerencias pueden ser:

  • ¿Qué he aprendido?
  • ¿Qué me ha sorprendido más de todo el proceso? ¿Por qué?
  • ¿He cambiado alguna idea previa? ¿Cuál?
  • ¿Qué me ha resultado más difícil? ¿Por qué?

Evaluación

La tarea se evalúa con la siguiente escala para valorar simulaciones en ciencias (descargar en formato editable odt y en pdf):

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