Gravitación y modelos cosmológicos

Gravitación y modelos cosmológicos.
El universo observable.
-Las civilizaciones antiguas daban explicaciones divinas a aquellos fenómenos que no podían
comprender.
-La filosofía griega fue el primer intento de la humanidad por abandonar las creencias absurdas de la
mitología.
-Los principales filósofos fueron Tales de Mileto, Pitágoras, Anaxágoras, Erastótenes,
Arquímedes, Demócrito, Aristarco de Samos…
Interpretaciones primitivas.
-Aristóteles pensaba que la esfera de las estrellas fijas mueve a los demás planetas y estos, a su vez,
a la Tierra. Esta última es esférica y se encuentra inmóvil en el centro, porque es el elemento más
pesado. En la Tierra todo estaba formado por tierra, agua, aire y fuego. Creía en un mundo
supralunar (éter) y uno sublunar.
-Modelo geocéntrico de Ptolomeo:




La Tierra, estática, ocupa el centro del universo y es una esfera.
Las estrellas están fijas en una inmensa esfera que gira en torno a la Tierra.
El Sol, la Luna y los planetas giran en torno a la Tierra en órbitas circulares.
Las órbitas de los planetas describen epiciclos alrededor de una circunferencia excéntrica a la
Tierra (punto ecuante)
Este modelo fue muy criticado por Alfonso X en sus Tablas alfonsinas.
Primeros modelos científicos.
-Modelo heliocéntrico de Copérnico:





El Sol está inmóvil en el centro del sistema.
La Tierra tiene dos movimientos: rotación y traslación alrededor del Sol.
La Luna gira en torno a la Tierra.
Los planetas giran en torno al Sol a distintas distancias, describiendo epiciclos en su
desplazamiento.
La esfera de las estrellas fijas está muy lejana e inmóvil.
-Leyes de Kepler:



Los planetas describen trayectorias elípticas con el Sol en uno de sus focos.
El radio que une al Sol con cada planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
Los cuadrados de los períodos de revolución (T) de dos planetas son proporcionales a los
cubos de sus distancias al sol:
𝑇1 2
𝑅1 3
( ) = ( )
𝑇2
𝑅2
-Confirmaciones de Galileo:



Venus tiene fases. De esto se deduce que gira en torno al Sol y no a la Tierra.
Júpiter tiene satélites que se comportan como un sistema solar en minuatura.
La Luna tiene montañas y valles, lo que significa que no está hecha de forma diferente a la
Tierra.
Los epiciclos fueron explicados debido a la variación de velocidad de los planetas.
Síntesis gravitatoria de Newton.
-Newton llegó a la conclusión de que las fuerzas gravitatorias que rigen el movimiento de los cuerpos
en la Tierra son las mismas que mueven a los otros planetas y el resto del orbe. No existe un mundo
celestial y otro sublunar, sino un único mundo regido por leyes universales.
-Teoría de la gravitación universal: todo cuerpo material atrae a otro con una fuerza que es
directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia entre ellas.
𝑀·𝑚
𝐹=𝐺·
𝑑2
G es una constante que equivale a:
𝐺 = 6′ 67 · 10−11
𝑁 · 𝑚2
𝑘𝑔2
Consecuencias de la teoría gravitatoria.
-Newton logró:





Calcular la trayectoria de los cometas y predecir sus apariciones.
Explicar la causa de las mareas.
Explicar la causa del peso de los cuerpos.
Explicar la imposibilidad de los epiciclos de Ptolomeo.
Predecir la existencia de Neptuno y Plutón.
-El peso de un cuerpo cualquiera de masa m es:
𝑃 =𝑚·𝑔
-Los epiciclos son imposibles ya que un planeta solo puede girar alrededor de otro astro que le
atraiga con una fuerza, no de un punto imaginario.
Una nueva concepción del universo: Einstein.
-La luz viaja a 300.000 km/s y se propaga en todas direcciones, independientemente del foco emisor.
-Teoría de la relatividad de Einstein:





Al viajar a velocidades cercanas a la luz, el espacio se contrae.
El tiempo se ralentiza a medida que viajamos a mayor velocidad.
El espacio y el tiempo no son dos entes diferentes, sino uno solo, el espacio-tiempo, que
tiene cuatro dimensiones.
La masa de los objetos aumenta cuando están en movimiento.
La energía y la materia se pueden interconvertir, según la ecuación:


𝐸 = 𝑚 · 𝑐2
La gravedad y la aceleración producen los mismos efectos.
La masa deforma el espacio-tiempo que la rodea.
El modelo cosmológico actual.
-Edwin Hubble descubrió que:


Algunas nebulosas eran galaxias formadas por estrellas, como la nuestra.
El universo no es estático, sino que se encuentra en expansión.
-Stephen Hawkin:




El efecto gravitomagnético: las masas que se mueven producen un efecto similar a las
cargas en movimiento. Lense y Thirring lo dedujeron de las ecuaciones de Einstein y Juan
Pérez Mercader lo demostró de forma experimental en 1998.
El big bang: Roger Penrose y Hawkin llegaron a la conclusión de que se produjo hace entre
10000 y 15000 millones de años.
Los agujeros negros. Cuando una estrella se enfría, sufre un colapso gravitatorio y se anula.
Toda la materia queda alojada en una región de volumen nulo y la curvatura del espaciotiempo se hace infinita. En esta situación, ni siquiera la luz puede escapar de esta zona. No se
sabe con certeza que existan.
El principio antrópico afirma que, para encontrar una explicación al universo, hay que incluir
al ser humano en las ecuaciones.