Si nos desplazamos desde donde estamos a otra posición decimos que hay una transformación en el espacio. Sucede lo mismo si trasladamos un punto o una figura en el plano. Estos movimientos en el plano conservan la forma y tamaño de la figura, algunos ejemplos son la traslación, la rotación y la simetría.
Algunos elementos de la naturaleza describen movimientos de rotación y traslación, como por ejemplo nuestro planeta Tierra.
Traslación
Es un movimiento directo sin cambios de orientación. La traslación depende de un sentido, una dirección y una magnitud, tres conceptos que se reducen un elemento geométrico: el vector. Así que podemos hallar la imagen de cualquier punto a través de un vector dado.
– Ejemplo:
Para determinar la imagen del punto A a través de una traslación por el vector seguimos estos pasos:
Trazamos un vector equipolente a cuyo origen coincida con el punto A.
Marcamos el punto A’, el cual es la imagen del punto A.
¿Sabías qué?
Un vector es equipolente a otro cuando tienen el mismo módulo, la misma dirección y el mismo sentido.
Traslación en el plano cartesiano
Como la traslación depende de un vector determinado, cuando desplazamos una figura en el plano cartesiano dado un vector debemos sumar las coordenadas de sus vértices con las del vector para saber las coordenadas de los vértices de la figura trasladada.
– Ejemplo:
Para trasladar un triángulo ABC según el vector = (3, 2), debemos ubicar la imagen de cada punto en el plano de la manera antes explicada.
Las coordenadas de los vértices de la figura trasladada son iguales a la suma de las coordenadas iniciales con las coordenadas del vector:
¿Sabías qué?
Toda figura trasladada debe conservar la orientación y ser idéntica a la figura inicial.
Rotación
Es un movimiento que consiste en girar todos los puntos de una figura en un ángulo determinado en torno a un centro de rotación.
Ángulos dirigidos
En una rotación siempre se genera un ángulo con una lado inicial y un lado final. El ángulo dirigido será positivo si el giro es en sentido contrario al de las manecillas del reloj, en cambio, el ángulo será negativo si el giro es en sentido de las manecillas del reloj.
Ángulo positivo
Ángulo negativo
El centro de rotación es un punto en torno al cual se rota o gira la figura; en los cubos de Rubik este centro de rotación permite girar las caras del cubo en cualquier dirección.
Rotación en el plano
Para hallar la imagen de un punto R en el plano bajo un ángulo de rotación es necesario conocer el ángulo dirigido y el centro de rotación. Así que, si hay un punto fijo O en el plano y un ángulo dirigido α, la rotación de centro O y ángulo α de un punto R es una transformación en el plano que asigna a R un punto único R’.
– Ejemplo 1:
Cuando se rota un polígono en el plano cartesiano, debemos determinar la imagen de cada vértice y hallar las coordenadas de los vértices de la imagen del polígono original.
– Ejemplo 2:
El triángulo A’B’C es la imagen del triángulo ABC según el centro de rotación C y un ángulo dirigido de −90°.
Las coordenadas de los vértices del triángulo ABC son A(3, 0), B(0, 2) y C(0, 0).
Las coordenadas de los vértices del triángulos A’B’C son A’(0, −3, ), B’(2, 0) y C(0, 0).
Simetría axial
Las mariposas son un ejemplo de ser vivo con simetría en su cuerpo, pues cuando las alas de una mariposa se juntan, estas coinciden.
La simetría axial es una transformación en el plano en el que cada punto C se asocia a otro punto C’ llamado “imagen”. Los puntos C y C’ están a igual distancia de un recta que se llama “eje de simetría” y el segmento es perpendicular a dicho eje.
– Ejemplo:
El triángulo A’B’C’ es la imagen simétrica del triángulo ABC respecto al eje de simetría m.
Simetría axial en el plano cartesiano
Dos puntos P y P’ son simétricos respecto al eje y (eje de las ordenadas) si sus abscisas son opuestas y sus ordenadas son iguales. Así que:
P(x, y) → P'(−x, y)
Por lo tanto:
x = −x’
y = y’
Por otro lado, dos puntos P y P’ son simétricos al eje x (eje de las abscisas) si sus abscisas son iguales y sus ordenadas son opuestas. Así que:
P(x, y) → P'(x, −y)
Por lo tanto:
x = x’
y = −y’
– Ejemplo 1:
El triángulo A’B’C’ con A’(2, 1), B’(4, 1) y C’(3, 3) es la imagen simétrica del triángulo ABC con A(−2, 1), B(−4, 1) y C(−3, 3).
– Ejemplo 2:
El triángulo A’B’C’ con A’(1, −1), B’(3, −1) y C’(2, −3) es la imagen simétrica del triángulo ABC con A(1, 1), B(3, 1) y C(2, 3).
La Tierra es el tercer planeta desde el Sol y el quinto más grande de todos los planetas del sistema solar. Además, es el único en donde existe la vida debido a que agrupa una serie de condiciones que favorecen su desarrollo, como la temperatura y una atmósfera rica en oxígeno.
Nuestro planeta es un elipsoide de revolución achatado por la rotación, lo que ocasiona que el ecuador esté ligeramente más inclinado con un diámetro medio de 12.756 kilómetros. Visto desde el espacio, el planeta Tierra parece pequeño y con una capa sencilla y frágil de atmósfera. Desde ese punto de vista predomina el azul del mar y el blanco de las nubes y zonas polares, junto al marrón y verde de los continentes.
Se cree que la Tierra es el único planeta de nuestro sistema que alberga vida (biósfera).
¿Sabías qué?
El planeta Tierra es el único planeta del sistema solar con agua en estado líquido en su superficie, ya que los océanos suman el 70 % y los continentes el resto.
Estructura del planeta Tierra
Estructura terrestre.
La corteza es la capa más externa y está compuesta por roca sólida.
La litosfera es la capa externa de la Tierra y está formada por materiales sólidos, involucra a la corteza continental, con un espesor entre 20 y 70 km y a la corteza oceánica de unos 10 km de espesor.
La astenosfera es la capa ubicada en la parte superior del manto y debajo de la litosfera, casi entre 30 y 130 km de profundidad. Se compone principalmente de silicatos y sobre ella están las placas tectónicas.
El manto está compuesto por rocas en estado sólido y líquido ricas en sílice. El manto es la capa más grande de la Tierra y constituye el 82 % del volumen terrestre.
El núcleo está compuesto principalmente por hierro. Se diferencia en un núcleo externo en estado líquido y uno interno en estado sólido.
¿Sabías qué?
Se cree que la formación de la Tierra sucedió al mismo tiempo que la del sistema solar, hace aproximadamente 4.500 millones de años.
¿Cómo se formó la Tierra?
Las capas de la Tierra, al encontrarse en estado líquido, comenzaron a separarse con respecto a sus densidades relativas. De esta forma, los elementos más pesados se acumularon en el interior, mientras que los más livianos se congregaron en el exterior, donde irradiaron gran parte de su energía hasta solidificarse.
La rotación es el movimiento que realiza la Tierra sobre su propio eje, llamado eje terrestre. Este atraviesa la Tierra desde el polo norte hasta el polo sur, y tiene una inclinación aproximada de 23°. El movimiento de rotación no es perceptible para los habitantes de la Tierra. Entonces, ¿cómo sabemos qué ocurre realmente? La respuesta es simple y sí es perceptible a nuestros ojos. Como consecuencia de la rotación de la Tierra, los diferentes puntos de la superficie terrestre reciben los rayos del Sol en diferentes momentos. El resultado de este movimiento es la sucesión entre el día y la noche.
El día y la noche
La parte iluminada por el Sol durante el movimiento de rotación es el día, mientras que la cara opuesta y oscurecida es la noche. Entre ambas zonas existe una penumbra, la cual representa al amanecer y el atardecer.
Husos horarios
Fueron creados en 1859 por Quirico Filopante, de nacionalidad italiana. Surgieron como resultado de la división de los 360° de la circunferencia terrestre por las 24 horas del día. De esta forma, se obtienen 24 sectores de 15 minutos cada uno. Estos sectores están delimitados por los meridianos y cada punto ubicado sobre un mismo huso tiene la misma hora.
Traslación
La traslación es el movimiento que realiza la Tierra alrededor del Sol. Este movimiento se produce al mismo tiempo que la rotación. En la trayectoria que describe la Tierra alrededor del Sol hay puntos que se encuentran más cercanos a la estrella y otros más lejanos. La traslación es el movimiento que provoca la transición de las estaciones: invierno, otoño, primavera y verano.
La Tierra realiza una vuelta alrededor del Sol en un año sidéreo que dura 365 días.
¿Sabías qué?
El movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol traza una trayectoria u órbita elíptica que se extiende por 930 millones de kilómetros.
Implicaciones del movimiento de traslación de la Tierra
La existencia de las estaciones del año, debido al ángulo de inclinación de la Tierra, produce modificaciones climáticas. Algunas de las consecuencias son los vientos monzones, que los animales tomen períodos específicos para alimentarse o reproducirse, y las variaciones en la duración del día y la noche a lo largo del año durante las estaciones.
Los cambios en las estaciones climáticas son producidos porque a lo largo del año y de la traslación del planeta Tierra, los rayos solares llegan a hemisferios de distinta inclinación axial.
Precesión
Se llama precesión el movimiento que realiza la Tierra sobre su propio eje en forma de trompo o peonza, es decir, imita el movimiento de estos objetos. Podemos identificar, principalmente, tres causas que producen este movimiento:
La inclinación del eje terrestre de 23°.
La forma que tiene la Tierra, ya que no es una esfera perfecta, sino que está achatada en los polos.
La influencia gravitatoria del Sol y la Luna sobre la Tierra.
¿Sabías qué?
La vuelta completa de precesión se llama año platónico y sus efectos son perceptibles con el paso de mucho tiempo.
Nutación
En la Tierra, el movimiento de nutación se superpone al de precesión y es un pequeño movimiento de vaivén del eje de la Tierra. Este movimiento hace que cada 18,6 años el eje terrestre se incline un poco más o un poco menos respecto a la circunferencia que describe el movimiento de precesión. En la actualidad, la oblicuidad media es de poco menos de 23° 26′ 16’’.
Nutación y precesión.
¿Sabías qué?
La oblicuidad media decrece 0,47″ por año, lo cual se refleja en un desplazamiento anual de 14,4 m de los trópicos y círculos polares medios.
A pesar de ser un movimiento complejo, el mismo fue descubierto en el año 1728 por el astrónomo inglés James Bradley. Sin embargo, se dio a conocer 20 años más tarde y, mucho después, se supo que la causa de este movimiento tenía que ver con la atracción gravitatoria ejercida por la Luna.
NUTACIÓN
El movimiento de nutación provoca que cada 18,6 años el eje de rotación de la Tierra se incline levemente.
¿POR QUÉ HAY VIDA EN EL PLANETA TIERRA?
Los factores que posibilitaron la vida en la Tierra son múltiples. El primero y el más importante es la distancia al Sol, pero otros de gran importancia también son la composición de la atmósfera, la capa de ozono y la presencia de agua.
La Tierra es el único planeta en el que se ha comprobado que existe vida. Las primeras señales de vida se encontraron en las algas verde azuladas y bacterias formadas en los mares.
Distancia con respecto al Sol
La distancia entre la Tierra y el Sol es de unos 150 millones de kilómetros. Si nuestro planeta se encontrara más cerca o más lejos de la estrella, el calor o el frío harían que sea imposible la vida aquí.
El Sol como fuente de energía es indispensable para el desarrollo y la supervivencia de todos los seres vivos que habitan la Tierra. La energía proveniente de los rayos solares es utilizada por los productores primarios, como las plantas y ciertos microorganismos, para producir sus propias sustancias alimenticias e iniciar las redes tróficas. Como consecuencia de la fotosíntesis, se produce el oxígeno que necesitan la mayoría de los seres vivos para vivir.
Importancia del Sol para los animales
Muchos animales, como los reptiles y los anfibios, requieren de la luz solar para mantener su temperatura corporal estable. Esto se debe a que estos animales no son capaces de regular su propia temperatura y necesitan luz solar para calentarse. En cambio, los mamíferos y las aves sí son capaces de regular su propia temperatura y son independientes del Sol para mantenerse templados.
La atmósfera terrestre se localiza por encima de la corteza y se compone principalmente de nitrógeno (78 %), oxígeno (20 %), vapor de agua, anhídrido carbónico y gases nobles (2 %).
Todos los seres vivos provienen de un ancestro común. Esto se establece debido a que todos los tipos de vida que se conocen están basados en la química del carbono y en el paso de información del ADN al ARN.
Estructuralmente se divide en 5 capas. La tropósfera es la más cercana a la superficie y en ella ocurren los fenómenos meteorológicos más comunes (lluvias, vientos, etc.). La estratósfera está por encima de la tropósfera y es el lugar donde se forma la capa de ozono. Luego sigue la mesósfera y por arriba de esta, la ionósfera, también denominada termósfera por la gran temperatura que tiene. Por último, se localiza la exósfera.
Estructura de la atmósfera terrestre.
Composición de la atmósfera
Nitrógeno (N2), que constituye un 78 % del volumen del aire.
Oxígeno (O2), que representa el 21 % del volumen del aire.
Otros gases como el argón (Ar), que contribuye en un 0,9 % al volumen del aire.
Dióxido de carbono (CO2), que representa el 0,03 % del volumen del aire.
Ozono (O3) es un gas minoritario que se encuentra en la estratósfera.
Vapor de agua.
Partículas sólidas y líquidas.
Presencia de agua
La presencia de agua en sus tres estados es otro factor fundamental para la vida. Este elemento es imprescindible para los seres vivos y ocupa casi tres cuartas partes de la superficie de nuestro planeta.
A diferencia de lo que sucede en otros planetas del sistema solar, en condiciones naturales, en la Tierra el agua se encuentra principalmente en estado líquido. Esto es fundamental para el desarrollo de la vida, ya que la mayoría de los seres vivos requieren de agua líquida para llevar adelante sus procesos vitales.
¿Sabías qué?
La ausencia de agua líquida en otros planetas puede ser una de las causas de que no exista la vida tal y como la conocemos.
El agua en los seres vivos
El contenido de agua en cada ser vivo varía en función a su longevidad y actividad fisiológica, por lo que una célula embrionaria tendrá mayor contenido de agua que la célula de un individuo adulto.
Suelos
Por otra parte, la composición de los suelos es muy importante para los seres vivos. En el suelo se encuentran grandes cantidades de minerales y nutrientes que sirven como fuente de energía para las plantas y para los hongos. Los suelos poseen tres capas:
Una capa superior, rica en minerales, que sirve de sustento para la fijación de las plantas al suelo.
Una capa intermedia por donde circula el agua subterránea.
Una capa inferior donde se ubican las rocas que sirven de base para la formación del suelo.
¿Qué es la zona de habitalidad?
La zona de habitabilidad es la región del espacio exterior en la que es posible encontrar vida. Está definida por diversas características:
Un planeta o satélite rocoso con masa similar a la Tierra debe estar ubicado en cercanía de una estrella brillante como el Sol.
La atmósfera del planeta ubicado en la zona de habitabilidad debe tener la composición adecuada para permitir que el agua se encuentre en sus tres estados.
El planeta debe tener luminosidad y radiación incidente de la estrella brillante, similar a la que da el Sol en la Tierra.
¿Qué es la biósfera?
El conjunto de los seres vivos que habitan la Tierra se denomina biósfera. En cada ecosistema, los componentes bióticos y abióticos se relacionan en un perfecto equilibrio. El accionar humano pone en peligro este equilibrio y, por ende, la vida en el planeta.
La Luna es el único satélite natural de la Tierra, el quinto satélite más grande de nuestro sistema solar y el único que el hombre pudo pisar. Al igual que la Tierra y muchos de los astros, la Luna posee movimientos de rotación (sobre su propio eje) y traslación (alrededor de la Tierra).
El diámetro de la Luna es de aproximadamente 3.500 kilómetros. La temperatura en su superficie durante el día es de 107 °C y durante la noche de -153 °C. Esto se debe a que cambia su posición con respecto al Sol. La Luna se ubica a unos 380.000 kilómetros de distancia de la Tierra.
Fases lunares
Las fases de la Luna son los cambios aparentes de la parte visible o iluminada del satélite causados por su cambio de posición respecto a la Tierra y el Sol. El ciclo completo se llama lunación y dura aproximadamente un mes.
RECURSOS PARA DOCENTES
Video “El hombre llega a la Luna”
Este recurso audiovisual detalla lo sucedido en uno de los eventos más destacados en la historia: la llegada del hombre a la Luna.
1. Realiza un mapa conceptual sobre las primeras teorías del universo referidas por Aristóteles y Ptolomeo, Nicolás Copérnico, Galileo Galilei y Johannes Kepler.
2. Responde las siguientes preguntas relacionadas con la teoría del Big Bang:
Todo movimiento presenta características particulares que pueden ser definidas por las leyes que postuló Sir Isaac Newton. La cinemática es la rama de la ciencia que estudia este fenómeno físico observable en todo el universo.
Todo ser vivo está en constante movimiento.
Las leyes de Newton
En 1687, el físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés Isaac Newton, publicó su famosa obra Philosophiæ naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la filosofía natural), donde dio a conocer al mundo sus descubrimientos sobre mecánica y cálculo matemático. En este libro, que es considerado el más importante de la historia científica, Newton estableció las tres leyes que rigen los movimientos. Estas son: la ley de inercia, el principio fundamental de la dinámica y el principio de acción–reacción.
¿Sabías qué?
El primero en estudiar el movimiento fue Aristóteles, quien formuló la teoría de la caída de los cuerpos en la que postulaba que un cuerpo pesado cae más rápido que uno ligero.
Primera ley de Newton o ley de inercia
La primera ley de Newton o ley de inercia establece que: “todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimientouniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él”. Es decir, todo cuerpo permanece en reposo a menos de que se aplique una fuerza neta sobre él.
Cuando se habla de reposo se tiene en cuenta un sistema de referencia.
Segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica
La segunda ley de Newton o principio fundamental de la dinámica señala que: “el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”. Esto quiere decir que la aceleración de un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre él e inversamente proporcional a su masa.
La energía generada a través de los molinos de viento depende del movimiento del aire.
Tercera ley de Newton o principio de acción-reacción
La tercera ley de Newton o principio de acción–reacción establece que: “con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto”. Esto quiere decir que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, este último ejercerá una fuerza de igual magnitud pero en sentido contrario a la primera.
Para describir un movimiento es preciso tener un sistema de referencia, es decir, unos ejes coordenados respecto a los cuales se pueda fijar la posición del móvil en cada instante.
Un sistema de referencia mide posición y otras magnitudes físicas de un sistema físico y de mecánica.
Un sistema de referencia puede ser fijo o móvil. Si queremos describir el movimiento de un pasajero que camina por el pasillo de un vagón de tren mientras éste avanza en línea recta a 100 km/h, puede ser útil tomar un eje de abscisas ligado al vagón y, respecto a ese eje, diríamos que el pasajero se mueve, por ejemplo, a 5 km/h; pero podría interesarnos más tomar un eje de abscisas ligado a la vía del tren, y respecto a ese sistema de referencia la velocidad del pasajero sería de 105 km/h.
De hecho, los ejes ligados a la vía tampoco son fijos, ya que la propia Tierra también se mueve. Así pues, en realidad todos los movimientos son relativos. Pero en los problemas de cinemática corrientes, cuando no se especifica otra cosa, se sobreentiende que el movimiento se ha referido un sistema O(xyz) ligado a la Tierra y, por lo tanto, en reposo con respecto a ésta.
¿Sabías qué?
La trayectoria descrita por un objeto depende del sistema de referencia usado, que se elige de forma arbitraria por el observador y casi siempre el ojo del observador es el origen del sistema de coordenadas usado en el sistema de referencia.
Si describimos un movimiento respecto a dos sistemas de referencia distintos, la ecuación de la curva de la trayectoria será distinta y, si además se trata de dos sistemas de referencia que están en movimientorelativo uno respecto a otro, también la propia curva será en general distinta.
Respecto a un sistema de referencia, la posición del móvil en cada instante está fijada por su vector de posición, que es variable en función del tiempo.
Si expresamos ese vector mediante sus componentes, éstas también serán funciones del tiempo:
Para cada valor de t tendremos la posición del móvil en ese instante y la trayectoria es la curva que describe el extremo del vector:
Ejemplo: el vector desplazamiento desde el punto P 0 al punto P se puede expresar como la diferencia de dos vectores: el vector de posición de P y el vector de posición de P 0, esto es:
Existen dos tipos de sistemas de referencia: sistema de referencia inercial y sistema de referencia no inercial.
Sistema de referencia inercial
El sistema de referencia es inercial cuando se cumplen las leyes de movimiento establecidas por Newton. Es decir, cuando la variación del momento lineal del cuerpo o del objeto es igual a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.
Sistema de referencia no inercial
El sistema de referencia es no inercial cuando no se cumplen las leyes de Newton. Esto quiere decir que la variación del momento lineal del cuerpo o del objeto no es proporcional a la sumatoria de las fuerzas aplicadas sobre él.
Trayectoria y desplazamiento de un móvil
Se denomina trayectoria al camino recorrido por un móvil a lo largo del tiempo. Es decir, la trayectoria es el conjunto de las sucesivas posiciones ocupadas por el móvil. La medida de la longitud de esa trayectoria es lo que se denomina espacio. Así pues, el espacio es una magnitud escalar.
Es importante no confundir estos dos conceptos con el de desplazamiento. El desplazamiento de un móvil desde un punto P0 a un punto P1 es un vector que tiene su origen en el punto P0 y su extremo en el punto P1. El desplazamiento es independiente de la trayectoria: sólo depende de los puntos inicial y final.
Clasificación del movimiento
El movimiento se clasifica según trayectoria, rapidez y orientación.
Según la trayectoria, los movimientos son:
Movimiento rectilíneo: en el movimiento rectilíneo, la trayectoria del móvil es recta y la velocidad siempre lleva la misma dirección. Este se clasifica en:
Movimiento rectilíneo uniforme (MRU): trayectoria recta, velocidad constante y aceleración nula porque no hay cambio de velocidad. Por ejemplo: ciclistas que avanzan en línea recta a velocidad constante. La aceleración es nula porque la velocidad no varía, siempre van a 20 km/h.
En el MRU el móvil se desplaza en un solo sentido, con trayectoria constante.
Debido a que la velocidad varía, por ejemplo de 20 km/h a 28 km/h, aparece otro concepto que se llama aceleración, que nos indica cuán rápido cambia la velocidad un móvil. Está relacionada con el cambio de velocidad y el tiempo empleado en realizar ese cambio.
Por ejemplo, la caída libre o el lanzamiento vertical. En el caso de la caída libre, el movimiento es provocado por la atracción gravitatoria de la Tierra (9,8 m/s2). Por lo tanto, la velocidad del cuerpo en caída libre aumentará 9,8 m/s por cada segundo transcurrido.
El lanzamiento de paracaídas es un MRUV.
Movimiento curvilíneo: el movimiento curvilíneo se llama de esta manera ya que su trayectoria es una línea curva que puede ser circular, parabólica, elíptica y ondulatoria.
Movimiento circular: en el movimiento circular la trayectoria siempre es una circunferencia, varía el desplazamiento y el sentido del móvil, repite su trayectoria al pasar por los mismos puntos. Un ejemplo de este movimiento lo observamos en las ruedas de una bicicleta en movimiento y en una piedra unida a una cuerda que gira, entre otros.
Aunque parezca simple, en el movimiento de un ciclista se pueden medir una gran cantidad de magnitudes.
Movimiento parabólico: en este tipo de movimiento la trayectoria siempre es una parábola, un arco con sentido variable, es decir, un arco en el que el móvil realiza su recorrido sin pasar por los mismos puntos. Un ejemplo del movimiento curvilíneo parabólico se observa en una chorro de agua que sale de un conducto.
El chorro de agua describe un movimiento curvilíneo parabólico.
Movimiento elíptico: este movimiento debe su nombre a que la trayectoria es una elipse, es decir, una curva cerrada y simétrica como la que se forma por la órbita de la Tierra alrededor el Sol. El desplazamiento y el sentido se mantienen constantes, el móvil pasa por los mismos puntos del recorrido.
El movimiento de la Tierra alrededor del Sol es elíptico y produce las estaciones del año.
Movimiento oscilatorio: este movimiento se da cuando la trayectoria, en este caso una curva, se repite pero varía el sentido sucesivamente, y es constante en la dirección o desplazamiento del móvil. Un ejemplo de este movimiento se ve en el vaivén de un columpio, en donde el movimiento está impulsado por el peso del móvil.
Este movimiento de un columpio se produce en torno a un punto de equilibrio estable.
Movimiento ondulatorio: es aquel en donde una oscilación se propaga de un punto a otro, por lo que se transporta energía con trayectoria rectilínea, mientras que el desplazamiento y sentido permanecen hasta que la onda disminuye o presenta un obstáculo. El movimiento ondulatorio puede definirse también como un movimiento vibratorio por lo que puede darse en los diferentes estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Un ejemplo de este movimiento se da al caer una gota de agua en un espacio acuático en reposo.
En movimiento ondulatorio la energía se propaga sin transferencia de materia.
Según su rapidez, un movimiento puede ser:
Uniforme:sucede cuando el móvil recorre distancias iguales en tiempos iguales.
Variado: sucede cuando el móvil recorre distancias iguales en tiempos distintos.
Esto puede demostrarse al comparar el recorrido constante de las manecillas de un reloj al dar la vuelta completa siempre a los 60 minutos, y el recorrido irregular de los atletas de 100 metros planos en las Olimpíadas, en donde todos tienen récords de tiempo diferente a una misma distancia.
En el movimiento uniforme la velocidad es constante.
La rapidez o velocidad en el movimiento es una magnitud escalar que permite determinar mediante una comparación si un movimiento es rápido o lento con respecto a otro, por lo que dependerá de la distancia y el tiempo que el móvil tarda en realizar el recorrido. En el movimiento variado la velocidad no es constante mientras que en el uniforme sí lo es, por ello la trayectoria en éste último siempre será rectilínea mientras que en el variado será rectilínea y curvilínea.
La característica principal del movimiento variado es el cambio de la velocidad y dirección.
Según su orientación, un movimiento puede ser:
De traslación pura: la traslación es el movimiento en el cual se modifica la posición de un objeto en contraposición a la rotación.
De rotación pura: es el cambio de orientación de un cuerpo sobre un eje de referencia, de manera que el eje permanece fijo y el objeto gira sobre sí mismo cuando pasa por su centro de gravedad.
¿Sabías qué?
La Tierra tarda 23 horas y 56 minutos en dar una vuelta completa sobre su propio eje.
RECURSOS PARA DOCENTES
Artículo “Leyes y teorías astronómicas”
El siguiente artículo proporciona más información sobre los científicos y sus tratados sobre el movimiento.
El universo es la totalidad del espacio y del tiempo en donde se concentran todas las formas de energía y de materia. Uno de los primero modelos del universo fue planteado por Aristóteles y Ptolomeo, quienes en su teoría geocéntrica afirmaban que la Luna, el Sol y las estrellas giraban alrededor de la Tierra. Más tarde, Nicolás Copérnico, Galileo Galilei y Johannes Kepler plantearon el modelo heliocéntrico, el cual sugería que el Sol estaba inmóvil en el centro del universo y que alrededor de él giraban todos los cuerpos celestes. Hoy en día se habla de un modelo estándar del universo que existe gracias a dos hipótesis elementales: la del Big Bang o Gran Explosión, y la de la expansión continua.
El modelo expansivo afirma que la radiación de fondo cósmica que emana el universo es causada por una gran explosión o Big Bang.
Componentes del universo
El universo es todo lo que existe como materia y energía, en consecuencia, el espacio es casi tan basto como su diversidad. Esto incluye la materia, conocida como todo aquello que tiene masa, ocupa un volumen en el espacio y tiene cierta cantidad de energía asociada; y materia oscura, llamada así porque no emite alguna radiación electromagnética. Además, el universo cuenta con nebulosas, estrellas, galaxias, constelaciones, satélites naturales, agujeros negros, sistemas planetarios, asteroides, cometas y meteoros.
Existen galaxias enanas que cuentan con 107 estrellas, y galaxias gigantes con más de 1014 estrellas.
El sistema solar y sus planetas
En la diversidad del universo se encuentra un complejo sistema formado por una estrella central y una serie de cuerpos que giran a su alrededor. El más destacado es nuestro sistema solar que se compone por el Sol: una enorme estrella que posibilita distintas formas de vida en la Tierra. Alrededor del Sol giran ocho planetas, clasificados como internos o rocosos: Mercurio, Venus, Tierra y Marte; y planetas externos o gaseosos: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Además, nuestro sistema solar cuenta con varios planetas enanos y cinturones de asteroides.
Modelo del sistema solar.
La Tierra
La Tierra es el tercer planeta desde el Sol y el quinto más grande de todos los planetas del sistema solar. Además, es el único en donde existe la vida debido a que agrupa una serie de condiciones que favorecen su desarrollo. Asimismo, este planeta está constituido por una corteza, la litosfera, la astenosfera, un manto y un núcleo externo e interno. La Tierra cuenta con un satélite natural ya pisado por el hombre: la Luna, y los movimientos que caracterizan al planeta son los de rotación, traslación, precesión y nutación.
El 70 % de la superficie del planeta Tierra está formada de agua.
Planetas enanos
Un planeta enano es un cuerpo celeste que orbita alrededor del Sol y tiene la masa suficiente para que su gravedad le confiera una forma casi esférica. La principal característica que diferencia a los planetas enanos de otros planetas es que orbitan alrededor del Sol junto a otros cuerpos. Se han distinguido cinco planetas enanos: Ceres, el más grande; Plutón, anteriormente conocido como planeta y degradado a planeta enano; Eris, el más pesado de los planetas enanos; Makemake, el cuarto planeta enano descubierto; y Humea, el planeta enano con forma elipsoidal.
EL LUGAR DONDE VIVIMOS, NUESTRO PLANETA, SE LLAMA LA TIERRA. EL SOL ES LA ESTRELLA MÁS CERCANA, QUE NOS DA LUZ Y CALOR TODOS LOS DÍAS. LA LUNA ES LA QUE GIRA ALREDEDOR DE LA TIERRA Y SALE DE NOCHE, A VECES VEMOS SÓLO UNA PARTE Y OTRAS VECES LA VEMOS LLENA. ¿LISTO PARA APRENDER MÁS SOBRE LA TIERRA, EL SOL Y LA LUNA?
UNA ESTRELLA MUY BRILLANTE
SABEMOS QUE ES DE DÍA “CUANDO SALE EL SOL”, PERO ALGUNA VEZ TE HAS PREGUNTADO ¿QUÉ ES EL SOL?. EL SOL ES UNA ESTRELLABRILLANTE Y ENORME, LLENA DE GAS CALIENTE, QUE PODEMOS VER EN EL CIELO. ES LA QUE NOS PROVEE DE LUZ SOLAR O LUZ ULTRAVIOLETA Y AYUDA A QUE PODAMOS VIVIR EN NUESTRO PLANETA.
¿Sabías qué?
EL SOL BRILLA DESDE HACE APROXIMADAMENTE 4 BILLONES Y MEDIO DE AÑOS, UN NÚMERO QUE ES TAN GRANDE QUE ES DIFÍCIL DE IMAGINAR. Y PUEDE SEGUIR ASÍ POR MUCHOS BILLONES DE AÑOS MÁS.
¿QUÉ ES EL SISTEMA SOLAR? ES UN GRUPO DE PLANETAS QUE GIRAN ALREDEDOR DEL SOL, ENTRE ELLOS SE ENCUENTRA LA TIERRA, NUESTRO HOGAR.
EL SOL ES EL CENTRO DE NUESTRO SISTEMA SOLAR, TODOS LOS PLANETAS GIRAN ALREDEDOR DE ÉL. EXISTEN OTRAS ESTRELLAS MÁS GRANDES QUE EL SOL, PERO LAS VEMOS MÁS PEQUEÑAS PORQUE ESTAMOS MUY ALEJADOS DE ELLAS.
¡IDENTIFICA EL SOL!
TE PRESENTAMOS NUESTRO SISTEMA SOLAR, ¿CUÁL CREES QUE ES EL SOL?
DATOS CURIOSOS DEL SOL
TIENE MUCHA ENERGÍA, ESTO HACE QUE TENGA UNA TEMPERATURA DE MILES Y MILES DE GRADOS.
EL SOL ES TAN GRANDE QUE DENTRO DE EL PODRÍAMOS GUARDAR MAS DE MIL PLANETAS TIERRA.
LA LUZ QUE SALE DEL SOL LLEGA A NUESTRO PLANETA EN 8 MINUTOS, A PESAR DE QUE SE ENCUENTRA TAN LEJOS DE NOSOTROS.
LAS PLANTAS NECESITAN LA LUZ DEL SOL PARA PODER NUTRIRSE Y CRECER.
¿CÓMO PODEMOS VER LAS ESTRELLAS?
A PESAR DE QUE LAS ESTRELLAS SE ENCUENTRAN A UNA DISTANCIA MUY GRANDE DE NOSOTROS, EXISTE UN INSTRUMENTO QUE NOS PERMITE VERLAS CON MÁS DETALLE: EL TELESCOPIO.
UN PLANETA LLENO DE VIDA
LA TIERRA PERTENECE AL SISTEMA SOLAR Y ESTÁ UBICADO EN UN LUGAR MUY ESPECIAL DONDE LA TEMPERATURA Y LOS RAYOS SOLARES SON ADECUADOS PARA QUE PODAMOS VIVIR, NO ESTÁ NI MUY LEJOS NI MUY CERCA DEL SOL. ES EL ÚNICO PLANETA CONOCIDO DONDE EXISTE VIDA, POR ESO ES TAN IMPORTANTE PROTEGERLO.
¿DÓNDE ESTÁ LA TIERRA?
VISUALIZA ESTA IMAGEN E INDICA EN QUÉ LUGAR SE ENCUENTRA LA TIERRA.
LA TIERRA ES EL ÚNICO PLANETA CONOCIDO EN EL QUE EXISTE VIDA, ES TERCER PLANETA DEL SISTEMA SOLAR, ANTES DE ELLA SE ENCUENTRA VENUS Y LUEGO DE ELLA SE ENCUENTRA EL PLANETA ROJO: MARTE.
¿CUÁLES SON LOS PLANETAS DEL SISTEMA SOLAR?
COMPLETA LOS NOMBRES DE LOS PLANETAS QUE FALTAN.
1.- ______________
5.- JÚPITER
2.- VENUS
6.- ______________
3.- ______________
7.- ______________
4.- MARTE
8.- NEPTUNO
DATOS SOBRE LA TIERRA
HACE MUCHOS AÑOS SE PENSABA QUE LA TIERRA ERA PLANA, SIN EMBARGO, AHORA SABEMOS QUE TIENE FORMA DE ESFERA.
LA TIERRA REALIZA UN MOVIMIENTO EN EL QUE GIRA SOBRE SÍ MISMA, SE CONOCE COMO ROTACIÓN, Y GRACIAS A ESTO ES QUE PODEMOS DISTINGUIR EL DÍA Y LA NOCHE. EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DURA 24 HORAS.
LA TIERRA REALIZA UN MOVIMIENTO EN EL QUE GIRA ALREDEDOR DEL SOL, ESTE SE CONOCE COMO TRASLACIÓN. TARDA 365 DÍAS EN HACERLO. GRACIAS A ESTO PODEMOS DISTINGUIR LAS ESTACIONES.
¿CUÁLES SON LOS MOVIMIENTOS DE LA TIERRA?
INDICA EL MOVIMIENTO DE LA TIERRA QUE CORRESPONDE CON LA IMAGEN.
EN ESTE MOVIMIENTO LA TIERRA GIRA ALREDEDOR DEL SOL: _______________________________
EN ESTE MOVIMIENTO LA TIERRA GIRA SOBRE SÍ MISMA: _______________________________
EL SATÉLITE NATURAL DE LA TIERRA
SI MIRAMOS AL CIELO EN LAS NOCHES PODEMOS VER LA LUNA, A VECES SE VE COMPLETA, COMO UNA ESFERA Y OTRAS VECES NO. LA LUNA ES EL ÚNICO SATÉLITE NATURAL QUE TIENE LA TIERRA, GIRA ALREDEDOR DE ELLA Y TARDA 28 DÍAS EN DAR UNA VUELTA.
A MEDIDA QUE GIRA VEMOS LAS DISTINTAS FASES DE LA LUNA.
DATOS SOBRE LA LUNA
LA LUNA, AL IGUAL QUE LA TIERRA REALIZA EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN, ES DECIR, GIRA SOBRE SÍ MISMA; Y UN MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN, ES DECIR, GIRA ALREDEDOR DE LA TIERRA. TARDA 28 DÍAS EN REALIZAR AMBOS MOVIMIENTOS.
LA LUNA ES CAPAZ DE REFLEJAR LA LUZ DEL SOL COMO SI FUERA UN ESPEJO.
ALGUNAS VECES CUANDO OBSERVAMOS LA LUNA SE VE DISTINTA, ESTOS CAMBIOS SON CONOCIDOS COMO FASES LUNARES.
LA LUNA NO TIENE UNA SUPERFICIE LISA, TIENE MUCHOS HUECOS Y ELEVACIONES.
RECURSOS PARA DOCENTES
Infografía “La Luna”
Esta infografía contiene información sobre las características de la Luna.
La Tierra es el único planeta cuyo nombre en inglés no se deriva de la mitología griega o romana. El nombre deriva del inglés antiguo y germánico, hay, por supuesto, cientos de otros nombres para el planeta en otros idiomas.
La Tierra, como los demás planetas, recorre desde hace millones de años su órbita alrededor del Sol, y lo seguirá haciendo durante otros miles de millones de años sin cambios notables. Es el Sol, con un volumen 1.000 veces mayor que todos los planetas juntos, quien la retiene y regula, además, el sistema solar. Si existiese otra estrella cercana, es decir, si el Sol perteneciese a un sistema binario, o si los planetas tuviesen masas mucho mayores, las órbitas de sus componentes sufrirían variaciones continuas. En ningún planeta habría posibilidad de vida porque pasaría demasiado cerca o demasiado lejos de su estrella y, por tanto, no existiría una sucesión regular de las estaciones.
¿Sabías qué...?
La Luna es el cuerpo celeste más fácil de ubicar en el cielo y es el único sitio, más allá de la Tierra el cual el hombre ha sido capaz de pisar.
La Luna está dotada también de un movimiento de rotación y otro de traslación alrededor de la Tierra (que se cumplen en tiempos iguales); por consiguiente, las posiciones relativas de la Tierra y la Luna respecto al Sol varían periódicamente. Ello explica que la Luna presente a la Tierra siempre la misma cara y las fases lunares.
La superficie lunar, explorada por varias misiones del programa Apolo, y cartografiada con todo detalle por la sonda estadounidense Clementine, presenta un aspecto caracterizado por una gran cantidad de accidentes geográficos.
No es del todo exacto afirmar que la Luna gira alrededor de la Tierra. Ambas giran alrededor del punto de equilibrio del sistema Tierra-Luna, o sea el centro de gravedad o centro de masa. Y como la Tierra es 81 veces mayor que la Luna, este centro está situado a 1.600 km por debajo de la superficie terrestre, del lado más próximo a la Luna. De esto se deduce que no es la Tierra la que sigue una verdadera órbita elíptica alrededor del Sol, sino que es el centro de gravedad del sistema el que lo hace, mientras que la Tierra oscila ligeramente de un lado a otro.
Fases de la Luna.
¿Por qué la Tierra no se cae?
La fuerza de la gravedad es la responsable de que los gases que componen la atmósfera no escapen al espacio y de que la Tierra permanezca estable en su órbita, relacionándose con el resto de cuerpos del universo y manteniendo unidas a los miles de millones de estrellas que pueblan la galaxia. La fuerza de la gravedad del Sol es casi 28 veces el valor de la gravedad terrestre y es la que mantiene en sus órbitas a todos los planetas y demás cuerpos que integran el sistema solar.
Color y luminosidad
Una característica de los planetas es reflejar una parte de la luz solar incidente (el porcentaje de luz reflejada se llama albedo y es un dato físico importante para todos los cuerpos del sistema solar, pues facilita el conocimiento de características como la dimensión y el material que recubre su superficie). La Tierra tiene un albedo de 0,40, o sea que refleja al espacio un 40 % de la luz solar que recibe; ello se debe a que los océanos, los casquetes polares y la capa de nubes actúan como espejos.
Heng Zhang
El astrónomo y geofísico chino Heng Zhang (78-139 d.C.), reconocido como el inventor del primer sismógrafo, fue asimismo el astrónomo oficial de la corte china. Descubrió y registró que la luz emitida por la Luna era, en realidad, luz procedente del Sol reflejada por la superficie de ésta.
El albedo terrestre está sujeto a variaciones estacionales porque la Tierra difunde más luz entre marzo y junio, y entre octubre y noviembre que entre julio y septiembre. El color de la Tierra también varía, es más azulado en los períodos que refleja más luz. En cuanto a las relaciones entre la Tierra y la Luna, la primera se ve desde la Luna 100 veces más luminosa que la Luna llena vista desde la Tierra.
Dimensiones
La distancia media entre la Tierra y la Luna es de 384.403 km. Esta distancia puede alcanzar 406.697 km en el apogeo, cuando la velocidad orbital de la Luna es de 3.474 km/h, o bien reducirse a 356.410 km en el perigeo, cuando la velocidad orbital es de 3.959 km/h. Mientras que la Tierra tiene como diámetro ecuatorial 12.756 km y como diámetro polar 12.713 km, con un achatamiento polar de 1/298, la Luna tiene un diámetro de 3.476 km y forma casi esférica. La Tierra tiene una masa de 5,98 x 1024 Kg y una densidad media de 5,52 veces la del agua, frente a 3,36 veces la densidad de la Luna, que posee también una masa mucho más baja: 1/81 de la terrestre. De la masa y las dimensiones se deduce la fuerza de gravedad en la superficie de ambos cuerpos, y también puede calcularse el peso de un objeto sobre la Luna, que es, un 1/6 de su peso sobre la Tierra.
Eclipses de Sol y de Luna
Durante su trayectoria alrededor del Sol, la Luna se encuentra periódicamente situada entre el Sol y la Tierra.
Las diferentes fases de un eclipse de Sol total, en este caso el acaecido el 11 de julio de 1991, permiten apreciar la secuencia de desaparición y reaparición del disco solar tras la silueta de la Luna, que en la fase central del fenómeno cubre por completo al astro rey.
El interés científico del eclipse de Sol depende de que la Luna oculte al Sol por completo (eclipse total); en el brevísimo período que puede durar el eclipse total, desde pocos segundos hasta un máximo de 7,30 minutos, se puede ver la parte más externa del Sol, la cromosfera, con las protuberancias, y la tenue corona con sus penachos. Debido a que la sombra de la Luna llega con dificultad a alcanzar la Tierra, la zona de sombra sobre la superficie terrestre no es superior a 275 km. Alrededor de esta zona el eclipse es parcial, o sea que se ve el disco del Sol parcialmente, no pudiéndose observar la corona ni la cromosfera.
Existe eclipse anular cuando el disco lunar no es lo suficientemente grande como para ocultar por completo al Sol. Esto se debe a que las distancias de la Luna a la Tierra y de la Tierra al Sol no son constantes, dado que las órbitas lunar y terrestre no son exactamente circulares. El disco negro de la Luna aparece entonces rodeado de un sutil anillo brillante, cuya luminosidad es suficiente para impedir la visión de la cromosfera y de la corona.
Los eclipses totales de Sol (y de Luna) se reproducen en el mismo orden después de un período de 18 años y 11 días, denominado saros (igual a 223 lunaciones), pero no en los mismos lugares. Por ejemplo: el 20 de julio de 1963 se observó un eclipse total en Canadá, y el 31 de julio de 1981 otro en Siberia (Rusia). El 11 de agosto de 1999 pudo verse un eclipse total de sol desde Gran Bretaña hasta la India. El 29 de marzo de 2006 tuvo lugar un eclipse solar total que comenzó a manifestarse al noreste del Brasil y acabó en la frontera noreste de Mongolia.
Eclipse lunar
Los eclipses de Luna se producen cuando ésta penetra en el cono de sombra de la Tierra, lo que sucede sólo durante la Luna llena. Contrariamente a los eclipses de Sol, los de Luna son visibles en todos los lugares de la Tierra donde pueda observarse la Luna por encima del horizonte. El cono de sombra está rodeado de un cono de penumbra, que intercepta una parte de la luz solar. Los eclipses de Luna pueden ser también totales o parciales. El eclipse es total si la Luna penetra completamente en el cono de sombra, y parcial si penetra sólo en parte; por último, el eclipse de penumbra se produce cuando la Luna penetra sólo en el cono de penumbra. En un año se observan de dos a cinco eclipses de Luna.
La Tierra y la Luna: su formación
El análisis radiactivo de las rocas superficiales de la Tierra indica una edad de por lo menos 3.500 millones de años. La corteza terrestre se solidificó lentamente, debido a la gran cantidad de potasio radiactivo que generaba calor en el interior. El Sol, cuya edad se estima en 5.000 millones de años, había nacido ya, aun cuando era invisible por estar oculto en el interior de la primitiva nebulosa de materia estelar, particularmente densa sobre el plano de la eclíptica. En efecto, la nube bloqueaba todas las radiaciones solares a escasa distancia del Sol. A causa de la temperatura excesivamente baja (quizá -260 °C), los gases de agua, el amoníaco, el nitrógeno, el dióxido de carbono, el monóxido de carbono y el metano formaron, junto con el polvo, la nieve y el hielo, unos cuerpos que serían los planetas. Debió de ser una tempestad permanente, en cuyo seno se formaron masas cada vez más grandes, que se rompían y agregaban de nuevo.
La Tierra pudo nacer así, o sea, por acumulaciones sucesivas y, a medida que aumentaba de masa, atraía a otros cuerpos menores. El calor generado, además de disolver los hielos y producir vapor, eliminó las sustancias más ligeras y volátiles, dejando sólo las más pétreas y metálicas.
En realidad, sobre el origen de la Luna hay muchas dudas. Según H. C. Urey, se formó también en frío, por acumulación de pequeños cuerpos. Fred Whipple sostiene que esto quizá sucedió cuando la Tierra empezó a perder el anillo que la rodeaba (similar al que todavía hoy circunda a Saturno). El núcleo de la Luna comenzó a calentarse poco a poco a causa de la presencia de elementos radiactivos; sin embargo, es probable que no se calentase lo suficiente como para producir un núcleo de hierro, como ocurrió en el caso de la Tierra.
Pequeños cuerpos siguieron cayendo sobre la Luna durante centenares de miles de años, y provocaron cráteres. Mientras, el calor interior aumentaba y fundía las capas más próximas a la superficie. En este período crítico, las grandes depresiones lunares que ahora se denominan mares, los valles y las grietas se inundaron de lava. Ese período fue breve, así como fueron también rápidos la expansión y el enfriamiento sucesivos, que produjeron tensiones, hundimientos, relieves y formaciones de diverso tipo. La acción de los volcanes es evidente en diversas regiones de la Luna, pero muchos cráteres, y especialmente los mayores, fueron producidos por impactos de meteoritos, como sucedió también en la Tierra; sin embargo, en el caso de esta última las fuerzas geológicas han rellenado, erosionado y destruido los cráteres, excepto algunos de los más recientes. Los picos centrales de muchos cráteres lunares, más bajos que los bordes de los cráteres mismos, se formaron en el período durante el cual la Luna estaba parcialmente fundida; el meteoro que originó el cráter rompió el centro de la superficie, de la cual brotó la lava que creó estas montañas. También los mares fueron producidos, siempre en el mismo período, por el impacto de grandes meteoros que, al romper la costra, provocaron intensas expulsiones e inundaciones de lava.
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