Problema resuelto al detalle
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Comprobación de la fuerza gravitacional frente a la órbita real de la Luna 5 pasos
Calcule la fuerza gravitatoria entre la Tierra y la Luna, compruébela con la órbita real de la Luna y, a continuación, pregúntese si la Tierra es siquiera la atracción dominante sobre la Luna.
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Una fórmula, tres números, y la única precaución necesaria es el cuadrado. Las distancias intervienen dos veces y las masas una, por lo que un error del 1% en r cuesta un 2%.
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Multiplique el numerador, eleve al cuadrado el denominador y divida. La herramienta muestra esta cifra y en la página no se mide nada más.
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La fuerza no es la comprobación, sino la aceleración, porque eso es lo que muestra una órbita. Divida por la masa de la Luna.
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Ahora obtenga esa misma aceleración a partir de la propia órbita: la Luna recorre 2πr en 27,32 días, y una órbita circular requiere v²/r. La diferencia del 1% es real y se debe a que la Tierra también se mueve: ambos cuerpos orbitan alrededor de su centro común.
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Por último, aplique la misma ley reemplazando la Tierra por el Sol. La razón de masas y la razón de distancias compiten entre sí, y la razón de masas resulta ganadora.
Respuesta
1,98 × 10²⁰ N, y no: el Sol atrae a la Luna 2,2 veces más fuerte. Esa razón es un hecho que depende únicamente de las masas y las distancias —el Sol es 333.000 veces más pesado y está 389 veces más lejos, y 333.000/389² = 2,2—, por lo que se mantiene independientemente de lo que se entienda por órbita. La consecuencia es verdaderamente sorprendente: la trayectoria de la Luna alrededor del Sol es en todo punto cóncava hacia el Sol. Nunca describe bucles hacia atrás. Lo que hace la Tierra no es mantener a la Luna cautiva frente al Sol, sino perturbar una órbita solar que ambas ya comparten, razón por la cual la órbita de la Luna se describe respecto a la Tierra por convención y no por necesidad.
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Referencias (1)
- The law this tool evaluates, and the third-law pairing block 2 turns on: I. Newton, Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, Book III, Proposition VII. London, 1687.