Física, pregunta formulada por pedrofierro2907, hace 8 meses

I calcular la fuerza de atraccion
dos
masas de 25 K9 y 75ko Beparadas
por una distancia 20m​

Respuestas a la pregunta

Contestado por samiracalderon78
1

Respuesta:

En esta página, se describen las propiedades de la fuerza de atracción entre dos cuerpos:

central

conservativa

La constancia del momento angular y de la energía en todos los puntos de la trayectoria, nos proporcionan dos ecuaciones de las que despejamos, la velocidad o la distancia de máximo o mínimo acercamiento del cuerpo al centro de fuerzas

La interacción entre dos cuerpos de masa M y m se describe en término de una fuerza atractiva, cuya dirección es la recta que pasa por el centro de los dos cuerpos y cuyo módulo viene dado por la expresión

F

=

G

M

m

r

2

 

G es la constante de la gravitación universal G=6.67·10-11 Nm2/kg2 y r es la distancia entre los centros de los cuerpos

Fuerza conservativa

Supongamos que una partícula de masa m se mueve desde la posición A hasta la posición B en las proximidades de un cuerpo fijo de masa M. Vamos a calcular el trabajo realizado por la fuerza de atracción

F

=

G

M

m

r

2

ˆ

r

El trabajo infinitesimal dW es el producto escalar del vector fuerza  

F

por el vector desplazamiento  

dl

, tangente a la trayectoria.

dW=F·dl·cos(180-θ)=-F·dl·cosθ=-F·dr.  

donde dr es el desplazamiento infinitesimal de la partícula en la dirección radial.Para calcular el trabajo total, integramos entre la posición inicial A, distante rA del centro de fuerzas y la posición final B, distante rB del centro fijo de fuerzas.

W

=

B

A

 

G

M

m

r

2

d

r

=

G

M

m

r

B

G

M

m

r

A

=

(

G

M

m

r

A

)

(

G

M

m

r

A

)

El trabajo W no depende del camino seguido por la partícula para ir desde la posición A a la posición B.

La fuerza de atracción  

F

, que ejerce el cuerpo fijo de masa M sobre la partícula de masa m es conservativa. La fórmula de la energía potencial es

 

E

p

=

G

M

m

r

El nivel cero de energía potencial se ha establecido en el infinito, para r=∞, Ep=0

El hecho de que la fuerza de atracción sea conservativa, implica que la energía total (cinética más potencial) de la partícula es constante, en cualquier punto de la trayectoria.

E

=

1

2

m

v

2

+

E

p

=

cte

Ejemplo

Un satélite artificial cae hacia la Tierra desde una altura de 150 000 km. Calcular:

la fuerza sobre el satélite de 100 kg.

la velocidad de impacto sobre la superficie de la Tierra,

Se supone que el satélite parte del reposo.

Datos: La distancia entre los centros de la Tierra y de la Luna es d=384 000 km. Radio de la Tierra RT=6370 km. Masa de la Tierra MT=5.98 1024 kg. Masa de la Luna ML=7.34 1022 kg. Constante G=6.67 10-11 Nm2/kg2.

Todas las distancias han de estar referidas al centro de la Tierra y al centro de la Luna

F

T

=

6.67

10

11

5.98

10

24

100

(

1.5

10

8

+

6.37

10

6

)

2

F

L

=

6.67

10

11

7.34

10

22

100

(

3.84

10

8

1.5

10

8

6.37

10

6

)

2

F

T

F

L

=

1.62

N

La fuerza resultante está dirigida hacia el centro de la Tierra

Para calcular la velocidad de impacto aplicamos el principio de conservación de la energía

(

6.67

10

11

5.98

10

24

100

1.5

10

8

+

6.37

10

6

)

+

(

6.67

10

11

7.34

10

22

100

3.84

10

8

1.5

10

8

6.37

10

6

)

=

1

2

100

v

2

+

(

6.67

10

11

5.98

10

24

100

6.37

10

6

)

+

(

6.67

10

11

7.34

10

22

100

3.84

10

8

6.37

10

6

)

v=10959.65 m/s

Fuerza central

La fuerza de atracción entre un planeta y el Sol es central y conservativa.

Una fuerza es central, cuando el vector posición  

r

es paralelo al vector fuerza  

F

. El momento de la fuerza  

−→

M

=

r

×

F

=

0

. De la relación entre le momento de las fuerzas que actúa sobre la partícula y el momento angular, (Teorema del momento angular) se concluye que

−→

M

=

d

L

d

t

−→

M

=

0

L

=

c

t

e

El momento angular permanece constante en módulo, dirección y sentido. El momento angular de una partícula es el vector resultado del producto vectorial  

L

=

r

×

m

v

, cuya dirección es perpendicular al plano determinado por el vector posición  

r

y el vector velocidad  

v

. Como el vector  

L

permanece constante en dirección,  

r

y  

v

estarán en un plano perpendicular a la dirección fija de  

L

.

De aquí, se concluye que la trayectoria del móvil estará contenida en un plano perpendicular al vector momento angular  

L

.

Cuando los vectores  

r

y  

v

son paralelos, es decir, la dirección del movimiento pasa por el origen, el momento angular  

L

=

0

. La partícula describe un movimiento rectilíneo, cuya aceleración no es constante.

Explicación:

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