Representación Gráfica De Las Interacciones Eléctricas

En esta imagen podemos observar la diferencia entre el campo magnético y el campo eléctrico.

Ley De Gravitación Universal

La ley de gravitación universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Ésta fue presentada por Isaac Newton en su libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, publicado en 1687, donde establece por primera vez una relación cuantitativa (deducida empíricamente de la observación) de la fuerza con que se atraen dos objetos con masa. Así, Newton dedujo que la fuerza con que se atraen dos cuerpos de diferente masa únicamente depende del valor de sus masas y del cuadrado de la distancia que los separa. También se observa que dicha fuerza actúa de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos estuviese concentrada únicamente en su centro, es decir, es como si dichos objetos fuesen únicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.
Así, con todo esto resulta que la ley de la Gravitación Universal predice que la fuerza ejercida entre dos cuerpos de masas M1 y M2 separados una distancia es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, es decir:

F=(G) (M1xM2 / r²)

donde

F : es el módulo de la fuerza ejercida entre ambos cuerpos, y su dirección se encuentra en el eje que une ambos cuerpos.

G :es la constante de la Gravitación Universal.

Es decir, cuanto más masivos sean los cuerpos y más cercanos se encuentren, con mayor fuerza se atraerán. El valor de esta constante de Gravitación Universal no pudo ser establecido por Newton, que únicamente dedujo la forma de la interacción gravitatoria, pero no tenía suficientes datos como para establecer cuantitativamente su valor. Únicamente dedujo que su valor debería ser muy pequeño. Sólo mucho tiempo después se desarrollaron las técnicas necesarias para calcular su valor, y aún hoy es una de las constantes universales conocidas con menor precisión. En 1798 se hizo el primer intento de medición(véase el experimento de Cavendish) y en la actualidad, con técnicas mucho más precisas se ha llegado a estos resultados:

G= (6.67428 +/- 0.00067) x 10^-11 N² m² Kg²

en unidades del Sistema Internacional.
Esta ley recuerda mucho a la forma de la ley de Coulomb para las fuerzas electrostáticas, ya que ambas leyes siguen una ley de la inversa del cuadrado (es decir, la fuerza decae con el cuadrado de la distancia) y ambas son proporcionales al producto de magnitudes propias de los cuerpos (en el caso gravitatorio de sus masas y en el caso electrostático de su carga eléctrica).
Aunque actualmente se conocen los límites en los que dicha ley deja de tener validez (lo cual ocurre básicamente cuando nos encontramos cerca de cuerpos extremadamente masivos), en cuyo caso es necesario realizar una descripción a través de la Relatividad General enunciada por Albert Einstein en 1915, dicha ley sigue siendo ampliamente utilizada y permite describir con una extraordinaria precisión los movimientos de los cuerpos (planetas, lunas, asteroides, etc) del Sistema Solar, por lo que a grandes rasgos, para la mayor parte de las aplicaciones cotidianas sigue siendo la utilizada, debido a su mayor simplicidad frente a la Relatividad General, y a que ésta en estas situaciones no predice variaciones detectables respecto a la Gravitación Universal.

 Esta imagen es un ejemplo de la formula anterior, pero con respecto a la luna y a la tierra.

La Interacción Gravitatoria

La interacción gravitatoria es la interacción consecuencia del campo gravitatorio, esto es, de la deformación del espacio por la existencia de materia.
Su estudio comenzó con Newton, al proclamar su célebre ley de atracción universal, siendo en la actualidad desarrolladas ideas sobre la misma a partir de la relatividad general de Einstein
Desde el punto de vista clásico, la interacción gravitatoria, es la fuerza atractiva que sufren dos objetos con masa. Esta fuerza es proporcional al producto de las masas de cada uno, e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias que los separa.
La constante de proporcionalidad es la constante de gravitacion universal, G:

G = 6.67 × 10^-11 N · m²/kg²

Esta fuerza esta presente en nuestra experiencia cotidiana ya que es la que nos mantiene unidos a la Tierra. Como la masa del planeta es muchísimo más grande que la de cualquier objeto que podemos encontrar a nuestro alrededor y la distancia al centro de la tierra de cualquier objeto humano es esencialmente constante, la aceleración, g, que sufrimos por la interacción gravitatoria con la Tierra es siempre la misma, tomando un valor de:

g = 9.8 m/s²

La interacción gravitatoria es la responsable de los movimientos a gran escala en todo el universo, ya que es la que hace que los planetas sigan órbitas predeterminadas alrededor del Sol. Isaac Newton fue la primer persona en darse cuenta que la fuerza que hace que las cosas caigan con aceleración constante en la Tierra y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas era la misma, y a el le debemos la primer teoría general de la gravitación.

Esta imagen representa al Sol, a la tierra, y a la fuerza de gravedad en el espacio, y como podemos ver, debido a que el Sol, consta de más masa, tiene una mayor fuerza gravitacional que la tierra y eso ocaciona que los planetas giren a su alrededor.

Formas De Cargar Un Cuerpo

Existen 3 formas de electrizár un objet, estas son:

A.- Electrizacion por contacto
Se puede cargar un cuerpo con sólo tocarlo con otro previamente cargado. En este caso, ambos quedan con el mismo tipo de carga, es decir, si toco un cuerpo neutro con otro con carga positiva, el primero también queda con carga positiva.

B.- Electrizacion por frotamiento
Al frotar dos cuerpos eléctricamente neutros (número de electrones = número de protones), ambos se cargan, uno con carga positiva y el otro con carga negativa.
Si frotas una barra de vidrio con un paño de seda, hay un traspaso de electrones del vidrio a la seda.
Si frotas un lápiz de pasta con un paño de lana, hay un traspaso de electrones del paño a al lápiz.

C.- Electrizacion por inducción
Un cuerpo cargado eléctricamente puede atraer a otro cuerpo que está neutro. Cuando acercamos un cuerpo electrizado a un cuerpo neutro, se establece una interacción eléctrica entre las cargas del primero y el cuerpo neutro.
Como resultado de esta relación, la redistribución inicial se ve alterada: las cargas con signo opuesto a la carga del cuerpo electrizado se acercan a éste.
En este proceso de redistribución de cargas, la carga neta inicial no ha variado en el cuerpo neutro, pero en algunas zonas está cargado positivamente y en otras negativamente
Decimos entonces que aparecen cargas eléctricas inducidas. Entonces el cuerpo electrizado induce una carga con signo contrario en el cuerpo neutro y por lo tanto lo atrae.

 

Esta imagen es un Resumen y explicación de lo anterior.

Conductores, Aisladores y Semiconductores

Conductores = Son los que ofrecen muy poca resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Ejemplos : Oro, Plata, Cobre, Aluminio.

Aisladores = Son los que ofrecen mucha resistencia al paso de la corriente eléctrica.

Ejemplo = Aire, goma, madera.

Es importante recordar que si la diferencia de potencial es muy alta puede romperse el "dieléctrico" del material y la electricidad pasa.

Ejemplo, los rayos rompen el dieléctrico del aire y descargan la electricidad de las nubes a la tierra.

Semiconductores, son elementos utilizados en electrónica para "manejar" una corriente electrica. Poseen una "juntura" que define el comportamiento del semiconductor.

Ejemplos: Diodos rectificadores, triacs, transistores, etc.

Interacción Eléctrica

Una interacción Eléctrica seda entre dos o más cuerpos, y es la influencia dinámica que dichos cuerpos se ejercen mutuamente.

Por extensión, es usual usarlo como sinónimo de fuerzas o "tipos" de fuerzas (interacciones gravitacionales, electricas, magnéticas, electrodébiles, etc.).

Pero también puede usarse para referirse específicamente a la segunda ley de newton en el experimento de choque elástico de dos particulas puntuales. Y pensando en el intercambio de momento lineal.

dp / dt = M a

Aquí, la "interacción" es "por contacto", a diferencia de las que mencioné arriba que se llaman interacciones a distancia

La Ley De Coulomb

La ley de Coulomb puede expresarse como:
La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
La constante de proporcionalidad depende de la constante dieléctrica del medio en el que se encuentran las cargas.

Desarrollo de la ley:
Charles-Augustin de Coulomb desarrolló la balanza de torsión con la que determinó las propiedades de la fuerza electrostática. Este instrumento consiste en una barra que cuelga de una fibra capaz de torcerse. Si la barra gira, la fibra tiende a hacerla regresar a su posición original, con lo que conociendo la fuerza de torsión que la fibra ejerce sobre la barra, se puede determinar la fuerza ejercida en un punto de la barra. La ley de Coulomb también conocida como ley de cargas tiene que ver con las cargas eléctricas de un material, es decir, depende de si sus cargas son negativas o positivas.

La Materia

Es aquello de lo que están hechos los objetos que constituyen el Universo observable y el no observable. Si bien durante un tiempo se consideraba que la materia tenía dos propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa, en el contexto de la física moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad o discontinuidad que se propaga a través del espacio-tiempo a una velocidad inferior a la de la velocidad de la luz y a la que se pueda asociar energía. Así todas las formas de materia tienen asociadas una cierta energía pero sólo algunas formas de materia tienen masa.
La materia másica se organiza jerárquicamente en varios niveles. El nivel más complejo es la agrupación en moléculas y éstas a su vez son agrupaciones de átomos. Los constituyentes de los átomos, que sería el siguiente nivel son:
♦Electrones: partículas eptónicas con carga eléctrica negativa.

♦Protones: partículas bariónicas con carga eléctrica positiva.

♦Neutrones: partículas bariónicas sin carga eléctrica (pero con momento magnético).

La materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregación molecular: sólido, líquido, gaseoso y plasma. De acuerdo con la teoría cinética molecular la materia se encuentra formada por moléculas y éstas se encuentran animadas de movimiento, el cual cambia constantemente de dirección y velocidad cuando chocan o bajo el influjo de otras interacciones físicas.
 Debido a este movimiento presentan energía cinética que tiende a separarlas, pero también tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. Por lo tanto el estado físico de una sustancia puede ser:

♦Sólido: si la energía cinética es menor que la potencial.

♦Líquido: si la energía cinética y potencial son aproximadamente iguales.

♦Gaseoso: si la energía cinética es mayor que la potencial.

La Carga Eléctrica

Es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. La materia cargada eléctricamente es influida por los campos electromagnéticos, siendo a su vez, generadora de ellos. La denominada interacción electromagnética entre carga y campo eléctrico es una de las cuatro interacciones fundamentales de la física. Desde el punto de vista del modelo estándar la carga eléctrica es una medida de la capacidad que posee una partícula para intercambiar fotones.
Una de las principales características de la carga eléctrica es que, en cualquier proceso físico, la carga total de un sistema aislado siempre se conserva. Es decir, la suma algebraica de las cargas positivas y negativas no varía en el tiempo. Qi=Qf
La carga eléctrica es de naturaleza discreta, fenómeno demostrado experimentalmente por Robert Millikan. Por razones históricas, a los electrones se les asignó carga negativa: –1.

La Electrostática

Es la rama de la Física que estudia los efectos mutuos que se producen entre los cuerpos como consecuencia de su carga eléctrica, es decir, el estudio de las cargas eléctricas en reposo, sabiendo que las cargas puntuales son cuerpos cargados cuyas dimensiones son despreciables frente a otras dimensiones del problema. La carga eléctrica es la propiedad de la materia responsable de los fenómenos electrostáticos, cuyos efectos aparecen en forma de atracciones y repulsiones entre los cuerpos que la poseen.
Históricamente, la electrostática fue la rama del electromagnetismo que primero se desarrolló. Con la postulación de la Ley de Coulomb fue descrita y utilizada en experimentos de laboratorio a partir del siglo XVII, y ya en la segunda mitad del siglo XIX las leyes de Maxwell concluyeron definitivamente su estudio y explicación, y permitieron demostrar cómo las leyes de la electrostática y las leyes que gobiernan los fenómenos magnéticos pueden ser estudiadas en el mismo marco teórico denominado electromagnetismo.

Benjamin Franklin

Fue el decimoquinto hijo de un total de dos hermanos (uno medios hermanos de padre y el otro hermano de padre y madre). Hijo de Josiah Franklin (1656-1744) y de su segunda esposa Abiah Folger. Su formación se limitó a estudios básicos en la South Grammar School, y solo hasta los diez años. Primero trabajó ayudando a su padre en la fábrica de velas y jabones de su propiedad. Tras buscar satisfacción en otros oficios (marino, carpintero, albañil, tornero), a los doce años empezó a trabajar como aprendiz en la imprenta de su hermano, James Franklin. Por indicación de éste, escribe sus dos únicas poesías, "La tragedia del faro" y "Canto de un marino" cuando se apresó al famoso pirata Edward Teach, también conocido como "Barbanegra".
Abandonó este género por las críticas de su padre. Cuando tenía 15 años, su hermano fundó el New England Courant, considerado como el primer periódico realmente independiente de las colonias británicas. En dicho diario, Benjamin escribió sus primeras obras, con el pseudónimo de Silence Dogood (entrometido silencioso). Con él escribe sus primeros artículos periodísticos, de tono crítico con las autoridades de la época.
En 1723 se estableció en Filadelfia, pero en 1724 viajó a Inglaterra para completar y acabar su formación como impresor en la imprenta de Palmer. Allí publicó Disertación sobre la libertad y la necesidad, sobre el placer y el dolor. Regresó a Filadelfia el 11 de octubre de 1726. Inicialmente trabajó como administrativo para Denham. En 1727, tras recuperarse de una pleuritis, co-fundó el club intelectual Junto, y al año siguiente estableció con su socio Meredith su primera imprenta propia. En septiembre de 1729 compró el periódico Pennsylvania Gazette, que publicó hasta 1748.
En 1730 contrajo matrimonio con Deborah Read, con la que tuvo tres hijos, William (1731), Francis (1733) y Sarah (1743). Publicó además el Almanaque del pobre Richard (1733 - 1757) y fue el encargado de la emisión de papel moneda en las colonias británicas de América (1727).
En 1731 participó en la fundación de la primera biblioteca pública de Filadelfia, y ese mismo año se adhirió a la masonería. En 1736 fundó la Union Fire Company, el primer cuerpo de bomberos de Filadelfia. También participó en la fundación de la Universidad de Pensilvania (1749) y el primer hospital de la ciudad. En 1763 se dedica a realizar viajes a Nueva Jersey, Nueva York y Nueva Inglaterra para estudiar y mejorar el Servicio Postal de los Estados Unidos. Pasó casi todo su último año de vida encamado, enfermó nuevamente de pleuritis. Sin embargo, no cesó en sus actividades políticas durante ese periodo. Finalmente, murió por agravamiento de su enfermedad en 1790, a la edad de 84 años.

  

Tales de Mileto

Fue unfilósofo y científico griego. Nació y murió en Mileto, polis griega de la costa Jonia (hoy en Turquía). Fue el iniciador de la escuela filosófica milesia (i.e de Mileto) a la que pertenecen también Anaximandro (su discípulo) y Anaxímenes (discípulo del anterior). En la antigüedad se le consideraba uno de los Siete Sabios de Grecia. No se conserva ningún fragmento suyo y es probable que no dejara ningún escrito a su muerte. Se le atribuyen desde el s. V a.C. importantes aportaciones en el terreno de la filosofía, las matemáticas, astronomía, física etc., así como un activo papel como legislador en su ciudad natal.
Tales es a menudo considerado el iniciador de la especulación científica y filosófica griega y occidental,aunque su figura y aportaciones están rodeadas de grandes incertidumbres.
Se suele aceptar que Tales comenzó a usar el pensamiento deductivo aplicado a la geometría, y se le atribuye la enunciación de dos teoremas geométricos que llevan su nombre.

Aportes matemáticos:
Se atribuyen a Tales varios descubrimientos matemáticos registrados en los Elementos de Euclides: la definición I. 17 y las proposiciones I. 5, I. 15, I. 26 y III. 31.Asimismo es muy conocida la leyenda acerca de un método de comparación de sombras que Tales habría utilizado para medir la altura de las pirámides egipcias, aplicándolo luego a otros fines prácticos de la navegación. Se supone además que Tales conocía ya muchas de las bases de la geometría, como el hecho de que cualquier diámetro de un círculo lo dividiría en partes idénticas, que un triángulo isósceles tiene por fuerza dos ángulos iguales en su base o las propiedades relacionales entre los ángulos que se forman al cortar dos paralelas por una línea recta perpendicular.

William Gilbert

Físico y medico inglés.
En mayo de 1558 ingresó en el St st wellington John's College de Cambridge. En 1560 obtiene su B.A. (Bachelor of Arts); en 1564, su M.A. (Master of Arts). Finalmente, se doctora en 1569. Tras un paréntesis del que no existen pruebas fehacientes sobre su trayectoria vital, sabemos que se instala en Londres en 1573 como médico en ejercicio. Al poco tiempo ingresa en el colegio de Physicians londinense, donde tenta la Presidencia de dicho órgano colegiado en torno a 1600. En 1601 fue nombrado médico de la reina Isabel I y, posteriormente, también de su sucesor, James I, aunque Gilbert apenas sobrevivió a la reina seis meses. Falleció probablemente víctima de una gran peste.
Fue uno de los primeros filósofos naturales de la era moderna en realizar experimentos con la electrostática y el magnetismo, realizando para tal fin incontables experimentos que describía con todo lujo detalles en su obra. Definió el término de fuerza eléctrica el fenómeno de atracción que se producía al frotar ciertas sustancias. A través de sus experiencias clasificó los materiales en conductores y aislantes e ideó el primer electroscopio.
Descubrió la imantación por influencia, y observó que la imantación del hierro se pierde cuando se calienta al rojo. Estudió la inclinación de una aguja magnética concluyendo que la Tierra se comporta como un gran imán.

Charles-Augustin de Coulomb:

Fue un físico e ingeniero francés. Se recuerda por haber descrito de manera matemática la ley de atracción entre cargas eléctricas. En su honor la unidad de carga eléctrica lleva el nombre de coulomb (C). Entre otras teorías y estudios se le debe la teoría de la torsión recta y un análisis del fallo del terreno dentro de la Mecánica de suelos.

Fue el primer científico en establecer las leyes cuantitativas de la electrostática, además de realizar muchas investigaciones sobre: magnetismo, fricción y electricidad. Sus investigaciones científicas están recogidas en siete memorias, en las que expone teóricamente los fundamentos del magnetismo y de la electrostática. En 1777 inventó la balanza de torsión para medir la fuerza de atracción o repulsión que ejercen entre sí dos cargas eléctricas, y estableció la función que liga esta fuerza con la distancia. Con este invento, culminado en 1785, Coulomb pudo establecer el principio, que rige la interacción entre las cargas eléctricas, actualmente conocido como ley de Coulomb: . Coulomb también estudió la electrización por frotamiento y la polarizacion de el introdujo el concepto de momento magnético. El culombio o coulomb (símbolo C), es la unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades para la medida de la magnitud física cantidad de electricidad (carga eléctrica). Nombrada en honor de Charles-Augustin de Coulomb.