LEYES DE KEPLER

LEYES DE KEPLER Y LA LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL

INTRODUCCIÓN

El hombre ha observado desde tiempos muy remotos, a los astros y al universo en general, tratando de explicarse el porqué de su origen, su constitución, sus m0vimientos y su evolución. Debido a las limitaciones que tenían para hacer una interpretación correcta del universo, lo hombres de la antigüedad interpretaban lo que veían. Por lo cual consideraban a la Tierra sin movimiento y como el centro del universo, pues creían que todo giraba alredor de ella (teoría geocéntrica).

ANTECEDENTES

Hiparco de Nicea, astrónomo griego que vivió en 125 a.C., aproximadamente, logro hacer una lista con más de mil estrellas. Sin embargo, afirmaba que la Tierra era plana y ocupaba el centro del universo.

Claudio Ptolomeo, geógrafo y astrónomo griego (siglo II d.C.), basándose en las enseñanzas equivocadas de Hiparco, proponía sus teorías considerando a la Tierra inmóvil y plana; en ella suponía a los planetas girando alrededor de la Tierra, describiendo trayectorias circulares. Fue considerando un sabio, sus ideas perduraron durante más de 1 300 años.

Nicolás Copérnico , astrónomo polaco (1473-1543) , corrigió la de Ptolomeo , y basándose en la teoría de Aristarco (astrónomo griego que en el siglo III a.C. había dicho que la tierra se movía alrededor del Sol) , propuso que la tierra era redonda y giraba sobre su propio eje cada 24 horas ,además de dar una vuelta alrededor del Sol cada 365 días . No obstante, lo revolucionario de sus ideas chocaban completamente con lo que se pensaba en su época, motivo por el cual su obra sobre las revoluciones de las esferas celestes fue publicada hasta 1543, año en que murió. La iglesia católica condeno como prohibido el libro de Copérnico, pues iba en contra de las creencias religiosas.

Tycho Brahe, astrónomo danés (1546-1601), logro descubrir algunas leyes sobre el movimiento de la Luna, además calculo la posición de 777 estrellas y obtuvo datos interesantes sobre los cometas. Todo lo anterior lo realizo gracias a las facilidades proporcionadas por Federico II, rey de Dinamarca, quien le mando a construir un observatorio, asignándole un sueldo para que le pudiera realizar sus investigaciones. Cuando el rey Federico II murió, se vio obligado a marcharse de Praga, lugar donde tuvo como discípulo a Johannes Kepler.

LEYES DE KEPLER

Johannes Kepler, astrónomo alemán (1571-1630), aprovecho todas las enseñanzas de Copérnico, mismas que aunadas a un gran interés por encontrar como se movían los planetas alrededor del Sol, después de muchos años de estudio, pudo descubrir que estos no se movían formando círculos sino describiendo orbitas elípticas (ovaladas). Sus profundos estudios le permitieron formular tres leyes sobre el movimiento de los planetas, las cuales actualmente sirven de base a la astronomía.

PRIMERA LEY DE KEPLER

Todos los planetas se mueven alrededor del Sol siguiendo orbitas elípticas, en las cuales el Sol ocupa uno de los focos.

SEGUNDA LEY DE KEPLER

El radio vector que enlaza al Sol con un planeta recorre áreas iguales en tiempos iguales.

Esta ley explica él porque es posible que los planetas giren en orbitas elípticas, manteniéndose cerca del Sol por la fuerza de gravedad sin llegar a ser absorbidos por él; esto se debe a la variación de la velocidad con que se mueven los planetas en el espacio, mientras más cerca están del sol más rápido se mueven, y viceversa. Por ejemplo: el planeta Mercurio, con una distancia de 58 millones de kilómetros, es el más cercano al Sol y tarda 88 días en recorrer su órbita con una velocidad media de 50 km/s. La Tierra, a una distancia de 49 millones de kilómetros del Sol, tarda un año en recorrer su órbita con una velocidad media de 30 km/s, que equivalen a los 108 000 km/h.

En la siguiente figura se puede observar el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. La Tierra se mueve sobre su órbita a una velocidad variable, la cual aumenta conforme se aproxima al Sol, Kepler descubrió que en tiempos iguales las áreas descritas por el radio vector que va del Sol a la Tierra son iguales: A1 = A2. Por tanto, el tiempo en que el radio vector pasa del punto A al punto B, es el mismo en que tarda n pasar del C al D.

TERCERA LEY DE KEPLER

Los cuadrados de los periodos de revolución sideral de los planetas (t^2) son proporcionales a los cubos de sus distancias medias al Sol (d^3).

De donde la relación t^2/d^3 es la misma para todos los planetas, por lo que matemáticamente la tercera ley de Kepler se describe como;

t^2/d^3 =K Dónde: K= constante para todos los planetas.

Con sus leyes, Kepler explico con precisión la cinemática del sistema planetario sin llegar a la explicación dinámica del mismo, es decir, las cuales son causa que lo origina. Sin embargo, su contribución a la astronomía es digna de elogio, si se considera que sus observaciones la realizo cuando todavía no se inventaba el telescopio.

Galileo Galilei, astrónomo y físico italiano (1564-1642), construyo un telescopio con el que podían ver los cuerpos 30 veces más grandes que a simple vista. Con este instrumento pudo observar un considerable número de estrellas hasta entonces desconocidas. Descubrió en la Vía Láctea una gran cantidad de estrellas imposibles de ver sin ayuda del telescopio. Al estudiar la Luna, noto la presencia de montes y otras irregularidades en su superficie, Observo las manchas de Sol, y debido al movimiento de ellas demostró que el Sol giraba alrededor de su eje en un periodo de 27 días. También encontró cuatro cuerpos girando alrededor de Júpiter y determino la periodicidad de cada uno de ellos. Descubrió que Venus presentaba fases similares a las de la Luna, con esto explico que los planetas brillan

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