Modelos Geocéntricos y Heliocéntricos: Una Perspectiva Histórica
El Modelo de Ptolomeo
Ptolomeo de Alejandría (86-165) estableció un modelo geométrico según el cual la Tierra se mantiene fija y los astros giran a su alrededor.
- El Sol y la Luna giran alrededor de la Tierra con órbitas circulares; el resto de planetas describen órbitas más complejas.
- Los planetas, al girar alrededor de la Tierra, van describiendo pequeñas circunferencias en el centro de las cuales describen una circunferencia imaginaria centrada en la Tierra.
- Las pequeñas circunferencias se denominan epiciclos y la circunferencia que describe los epiciclos, deferente.
- Cubriendo todas estas esferas hay una esfera de las estrellas que también gira alrededor de la Tierra.
Modelos Heliocéntricos
Modelo de Aristarco
Aristarco de Samos (310-230 a.C.) consideraba el Sol como la fuente del calor y la vida y como centro del universo. La Tierra, la Luna y los demás planetas giran a su alrededor, con velocidades diferentes y en órbitas diferentes. El conjunto estaba dentro de una esfera de estrellas.
Modelo de Copérnico
Nicolás Copérnico (1473-1543), en su modelo, situaba el Sol en el centro del universo, y la Tierra y otros planetas giraban a su alrededor describiendo órbitas circulares. La Luna giraba alrededor de la Tierra.
Modelo de Galileo
Galileo Galilei (1564-1642) perfeccionó el invento del telescopio y lo utilizó para hacer muchas observaciones con las que hizo muchos descubrimientos.
- La Luna tiene valles y montañas.
- La Vía Láctea es un conjunto de estrellas.
- El Sol tiene manchas oscuras.
- Venus muestra fases como la Luna, por tanto, Venus y la Tierra giran alrededor del Sol.
- Júpiter tiene satélites.
- Descubrió los anillos de Saturno.
Galileo siempre mantuvo que todas las órbitas eran circulares.
Las Leyes de Kepler
Johannes Kepler (1571-1630) aprovechó los datos obtenidos por su maestro Tycho Brahe (1536-1601) para hacer un estudio riguroso del movimiento de los planetas, llegando a la conclusión de que las órbitas eran elípticas, no circulares, y enunció las tres leyes del movimiento planetario.
- 1ª ley: Los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo órbitas elípticas. El Sol está en uno de los focos de la elipse.
- 2ª ley: Los planetas se mueven con velocidad areolar constante, es decir, la línea que une en cada momento el planeta con el Sol barre áreas iguales en tiempos iguales.
- 3ª ley: La relación matemática entre el radio de las órbitas y el período orbital (tiempo en dar una vuelta completa) alrededor del Sol es constante para todos los planetas.
Isaac Newton (1642-1727) fue el científico que resolvió el problema de la causalidad del movimiento planetario.
Ley de la Gravitación Universal
Después de muchos estudios llegó a las siguientes conclusiones: los planetas giran alrededor del Sol describiendo órbitas elípticas; el Sol ejerce sobre los planetas una fuerza de atracción gravitatoria que hace que estos giren a su alrededor; la fuerza de atracción gravitatoria es universal.
En el año 1687, Newton publicó la ley de la gravitación universal: todos los cuerpos del universo se atraen mutuamente con una fuerza que es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Consecuencias de la Ley de la Gravitación Universal
La Fuerza Peso
Definimos el peso como la fuerza de atracción gravitatoria que la Tierra ejerce sobre los cuerpos que hay cerca suyo.
Equilibrio
Un cuerpo apoyado en una superficie está en equilibrio cuando no vuelca, y para que eso pase, la vertical que pasa por su centro de gravedad debe pasar por la base de sustentación.
Ciclos de las Mareas
Las mareas son el movimiento de subida y bajada del nivel del agua del mar que tiene lugar dos veces al día. Son el resultante de la atracción gravitatoria que la Luna (y en menor medida el Sol) ejercen sobre la Tierra.
El Movimiento de los Cuerpos Celestes
Los planetas giran alrededor del Sol gracias a una fuerza centrípeta que es la fuerza gravitatoria de atracción que el Sol ejerce sobre aquellos. Haciendo cálculos matemáticos se pueden hacer predicciones sobre su velocidad, su posición o el tiempo que tardará en dar una vuelta completa.
La Ingravidez
Un cuerpo está en situación de ingravidez cuando no tiene peso. Para que esto se produzca tendrían que estar en ausencia total de gravedad y eso es prácticamente imposible en el universo. Para llegar a una situación en la que un cuerpo material no tenga peso debe haber fuerzas contrapuestas a la gravedad. Esto ocurre, por ejemplo, en las estaciones espaciales que orbitan la Tierra a velocidades superiores a 27000 km/h.
Fuerzas y Presiones de Fluidos
Un fluido es un cuerpo cuyas partículas cambian de posición fácilmente. Los líquidos y los gases son fluidos. Los líquidos se mueven bajo la acción de la gravedad, hasta ocupar las partes más bajas del recipiente que los contiene. Los gases se expanden hasta rellenar su recipiente independientemente de la forma que tengan.
El Principio de Arquímedes
Este principio dice que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje ascensional igual al peso del fluido desplazado.