El origen, evolución y modelos del sistema solar

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Informe de Física:

¨El origen, evolución y modelos del sistema solar¨

Nombres de los integrantes: Johan Chávez C.

                                                     Francisca Irribarra S.

Nombre del docente: Anyelina Ortiz.

Curso: 3° QB.

Fecha de entrega: 23/Nov./2016.

Introducción.

• En este informe se desarrollarán los ejercicios presentes en la ficha de refuerzo de los ¨modelos del sistema solar¨ y ¨el origen y la evolución del sistema solar ¨.
• Se estudiará temas como cometas y asteroides, las leyes de Kepler, modelos planetarios, criterios para ser considerado un planeta, famosos astrónomos, entre otros temas.

1. Usando el esquema, describe lo que enuncia la segunda ley de Kepler. Para el caso de los planetas.
   R: Kepler descubrió que la línea que une a los planetas y al sol abarca igual área en igual lapso de tiempo. Si un planeta tarda el mismo tiempo en ir desde P1 a P’1, que ir de P2 a P’2, entonces las áreas A1 y A2, indicadas en la imagen son iguales. En consecuencia un planeta se mueve más rápido cuanto más cercano al sol esté.
   
2. Explica el modelo del sistema solar propuesto por Ptolomeo y por Copérnico.
   R: El modelo planteado por Claudio Ptolomeo dice que  el Universo está constituido por la Tierra, inmóvil y situada en su centro, el Sol y la Luna y cinco "estrellas errantes" que giraban a su alrededor, y un cielo de "estrellas fijas", además de otros cuerpos que aparecían ocasionalmente (por ejemplo los cometas). Las estrellas errantes corresponden, evidentemente, a los planetas. De acuerdo con los ideales de perfección que debían ser reflejados por el Universo, los movimientos de todos estos cuerpos eran perfectamente circulares. En cambio el modelo Copernicano plantea que el Sol ocupará el centro del Sistema Solar, con la Tierra y los planetas girando a su alrededor en órbitas circulares y la Luna girando en torno a la Tierra. Los puntos fundamentales del modelo propuesto por Copérnico eran los siguientes: 

• Los movimientos celestes son uniformes, eternos y circulares, o compuestos de varios círculos.
• El centro del Universo se encuentra cerca del Sol
• Alrededor del Sol giran, en orden de distancia, Mercurio, Venus, la Tierra y la Luna, Marte, Júpiter y Saturno.
• Las estrellas son objetos lejanos que permanecen fijos.
• La Tierra tiene tres movimientos: la rotación diaria, la revolución anual y la inclinación anual de su eje.
• Los planetas no tienen movimiento retrógrado. Éste es aparente, y es explicado por el movimiento de la Tierra.
• La distancia de la Tierra al Sol es pequeña, en comparación con la distancia a las estrellas.
  

1. ¿Cómo contribuyó el perfeccionamiento del telescopio al estudio de los modelos del sistema solar?
   R: Galileo Galilei construyó un telescopio hacia el año 1610 y enfoco con este el firmamento. Fue el primero en darse cuenta de la verdadera magnitud del universo; así pues descubrió estrellas nunca vistas hasta entonces, los cuatros satélites de Júpiter y constató que giran alrededor de dicho planeta y por tanto la tierra no es el centro de todos los movimientos de los cuerpos celestes; descubrió los cráteres de la luna y las manchas solares, lo que ponía en duda que los astros estuvieran compuestos por un éter inmutable distinto de los elementos terrestres. Además descubrió las fases de Venus. Para sus explicaciones, casi a costa de su vida, adoptó el modelo heliocéntrico de Copérnico, pero siguió suponiendo órbitas circulares para los planetas.
   
2. Describa el modelo del sistema solar propuesto por Aristóteles.
   R: Aristóteles instituyó un sistema geocéntrico, en el cual la Tierra se encontraba inmóvil en el centro mientras a su alrededor giraba el Sol con otros planetas, los cuáles se mueven en un movimiento circular uniforme, que corresponde al éter: la sustancia de la cuál proceden todas las sustancias que forman el universo, hay un único elemento; sin embargo los elementos que forma la tierra son cuatro la tierra, el fuego, el agua y el aire, así pues en la tierra hay un movimiento considerado por los griegos de gran imperfecto, el rectilíneo acelerado.. Esta teoría de la Tierra como centro del universo perduró por varios siglos hasta Copérnico en el siglo XV.
   
3. ¿Qué propuso Newton en su ley de gravitación universal?
   R: La ley formulada por Newton y que recibe el nombre de ley de la gravitación universal, afirma que la fuerza de atracción que experimentan dos cuerpos dotados de masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa (ley de la inversa del cuadrado de la distancia). La ley incluye una constante de proporcionalidad (G) que recibe el nombre de constante de la gravitación universal y cuyo valor, determinado mediante experimentos precisos, es de:

G = 6,67384*10-11 N*m²/kg².

1. La tercera ley de Kepler se describe a partir de la siguiente expresión:
   T²= Ka²
   ¿Qué representa cada termino?
   R: T  es el periodo orbital (tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol), A la distancia media del planeta con el Sol y k la constante de proporcionalidad.
   
2. ¿Cuál de los siguientes fenómenos fueron descritos a partir de la ley de gravitación universal?
   El origen de las mareas  ×
   La trayectoria de los planetas
   El cambio del eje de rotación de la tierra ×
   Las estaciones del año
   
3. Determina la fuerza de atracción entre dos cuerpos que se encuentran a 1UA de distancia y la masa de ambos es igual a 3000kg. G = 6,67*10-11 N*m²/kg².
   
   

1. Felipe afirma que, según el segundo principio de Newton, la velocidad de un planeta al recorrer el arco AB es menor que su velocidad al recorrer el arco CD. ¿Es correcta la afirmación de Felipe? De estar incorrecta corrígela.
   R: La afirmación de Felipe es incorrecta porque según la segunda ley de Kepler respecto a los planetas, la velocidad es mayor según más cercano este el planeta al sol, por lo tanto la velocidad de un planeta en recorrer el arco AB es mayor que al recorrer el arco CD.
   
2. Claudia señala que la principal diferencia entre el modelo de Ptolomeo y el de Copérnico es que el primero ubica a la Tierra en el centro del universo y el segundo en cambio ubica al Sol en este punto. ¿Es correcta la afirmación de Claudia? Corrígela si es incorrecta.
   R: La afirmación de Claudia es correcta ya que exactamente así fueron planteados los modelos del sistema solar por cada uno de los personajes.
   
3. ¿Es posible que se haya construido un modelo actual del sistema solar, sin los aportes de Aristóteles, Ptolomeo o Copérnico? Justifica tu respuesta.
   R: Probablemente sí, ya que tarde o temprano alguien iba a descubrir cómo estaba conformado el sistema solar, pero quizás muchos años más retrasados ya que los pensamientos de estos personajes fueron muy adelantados para sus respectivas épocas y comenzaron a generar la idea de cómo es el verdadero sistema solar.
   
4. Diego le cuenta a su hermana que Aristóteles señalaba que la Tierra se encontraba en el centro del sistema solar y los otros planetas giraban alrededor del sol y además propuso el concepto de excentricidad de las trayectorias. ¿Es correcto lo dicho por Diego?
   R: Es incorrecto puesto que Aristóteles señala que los planetas y el sol giran alrededor de la Tierra, y el concepto de excentricidad de las trayectorias no fue planteado por él, sino por Kepler.
   
5. Usando la ley de gravitación universal. Jaime determinó que la fuerza de atracción entre la Tierra y la Luna es de 1,98 x 10²⁰N. Si la masa de la Tierra es de 5,97 x 10²²Kg. ¿Cuál es la distancia entre ambos? G = 6,67384*10-11 N*m²/kg².
   
   
   
   
   
6. Fernando describe la tercera ley de Kepler señalando que los cuadrados de los periodos de revolución de los planetas alrededor del Sol son proporcionales al cuadrado de los semiejes mayores o radios medios. ¿Es correcta su afirmación?
   R: Es casi correcta, excepto porque los cuadrados de los periodos de revolución son proporcionales al cubo de los semiejes mayores, no al cuadrado.
   
   
7. ¿En qué evidencias se basó Newton para formular la ley de gravitación universal?
   R: la principal observación que hizo fue ver caer una manzana del árbol, entonces se hizo la pregunta por qué se va al suelo y no en otra dirección. 
   
   
   
   
   
   

1. ¿Cómo se formó el sistema solar según la hipótesis nebular? Explica.
   R: Esta teoría propone que el Sistema Solar se formó a partir de una enorme nebulosa protosolar en rotación, la cual evolucionó de tal forma que la mayoría de la masa se condensó en el centro dando lugar a la formación del Sol, y a partir de los pequeños grumos que quedaron alrededor y que fueron colisionando y agrupándose progresivamente, se formaron los planetas.
   
2. ¿Cuáles de las siguientes evidencias respaldan la hipótesis nebular?
   La presencia de cráteres en algunos planetas y satélites.
   La presencia de asteroides.
   La condensación de la materia.
   La observación de discos protoplanetarios extrasolares.
   
3. ¿Qué plantea la hipótesis de las colisiones cercanas?

R: Considera que los planetas se habrían formado debido a la aproximación de otra estrella al Sol. Esta cercanía habría arrancado gran cantidad de materia del Sol y de la otra estrella, debido a las fuerzas de marea, que al condensarse habría formado los planetas.

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