¿Cómo la gravedad y la inercia mantienen a los planetas en órbita alrededor del Sol?

Escrito por Richard Gaughan ; última actualización: February 01, 2018
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Gravedad e inercia. Son dos de las muchas palabras que cobraron nuevo significado luego de Isaac Newton. Un área relacionada en la que Newton también dedicó sus talentos considerables fue el movimiento de los planetas. Newton colocó a los planetas en un universo que operaba de la misma manera en el cielo como lo hacía en la Tierra. Formuló leyes sobre el movimiento de cuerpos físicos en la Tierra y luego las aplicó a los cielos. Sus teorías han sido ajustadas a lo largo de los siglos pero, para propósitos prácticos, Newton dijo todo lo que necesitaba decirse sobre el movimiento de los planetas.

Inercia

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"Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él". Esas son las palabras de Newton hoy conocidas como la primera ley de Newton. Suele ser enunciado también como "un cuerpo en reposo continúa en reposo y un cuerpo en movimiento continúa en movimiento". Define lo que llamamos comúnmente como inercia. Si se patea una pelota de fútbol hacia el espacio en el vacío, lejos de cualquiera otra masa, continuará su camino infinitamente.

Fuerza y movimiento

"El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime". Este enunciado, que conocemos como la segunda ley de Newton, dice que la única manera de cambiar el movimiento de un cuerpo es aplicando fuerza sobre el mismo. O, en otras palabras, si aplicas fuerza sobre un objeto, cambiarás su movimiento. Toma una pelota de fútbol y colócala en el vacío pero a un par de cientos de millones de millas de un objeto con masa. La fuerza gravitacional entre ellos cambiará su movimiento.

Gravedad

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Newton dijo que todos los objetos con masa ejercen una fuerza de atracción entre sí proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional a la distancia entre ellos. Además, la fuerza está en una línea conectando el centro de la masa de los dos cuerpos. Esto significa que si tú sostienes la pelota de fútbol y la dejas caer, caerá directamente hacia el centro de la Tierra. Pero también significa que si pateas la pelota horizontalmente, la fuerza de gravedad de la Tierra no afectará el movimiento horizontal de la pelota.

Órbitas

Conclusión. Toma la pelota de fútbol en el espacio sola y hazla seis mil millones de veces más pesada. Empieza a moverla en una línea recta. Seguirá moviéndose infinitamente. Ahora colócala a 93 millones de millas (150 millones de kilómetros) de un objeto que es un millón de veces más pesado que ella. Alínealos de manera que el objeto pesado se encuentre en ángulo recto con respecto a la dirección de la velocidad de la pelota de fútbol. Gracias a las leyes de Newton, sabemos que la velocidad perpendicular a la fuerza de gravedad no cambiará, pero la gravedad tirará de la pelota de fútbol hacia la masa grande.

Planetas

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La enorme pelota de fútbol representa a la Tierra y la masa grande a 93 millones de millas (150 millones de km) es el Sol. Como la gravedad y la inercia se equilibran, en lugar de viajar en una línea recta, la Tierra se mueve un poco hacia el Sol en cada momento. Pero también mantiene una velocidad perpendicular, por lo que también se mueve "hacia el costado" del Sol en cada momento. Si la velocidad perpendicular al Sol es igual a la velocidad que el Sol añade a la Tierra, entonces la órbita será perfectamente circular. Si no es exactamente igual, la órbita es elíptica. Si la velocidad inicial de un objeto apunta más hacia el Sol, entonces tienes órbitas parabólicas o hiperbólicas, como las de algunos cometas.

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