Leyes de Kepler: ¿Qué son y en qué consisten?

¿Qué son las leyes de Kepler?

Las leyes de Kepler, o leyes del movimiento planetario, son leyes científicas que describen el movimiento de los planetas alrededor del sol y llevan el nombre de su creador, el astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630).

La contribución fundamental de las leyes de Kepler fue demostrar que las órbitas de los planetas son elípticas y no circulares como se creía anteriormente.

En la antigüedad, la astronomía se basaba en teoría geocéntrica, después de lo cual el sol y los planetas giran alrededor de la tierra. En el siglo XVI, Nicolás Copérnico demostró que los planetas giraban alrededor del llamado sol. Teoría heliocéntrica.

Aunque la teoría heliocéntrica reemplazó a la teoría geocéntrica, ambas compartían una creencia común: que las órbitas de los planetas eran circulares. Gracias al descubrimiento de Kepler se pudo perfeccionar la teoría heliocéntrica.

Las leyes de Kepler son leyes cinéticas. Esto significa que su función es describir el movimiento planetario, cuyas propiedades se derivan de cálculos matemáticos. Años más tarde, basándose en esta información, Isaac Newton investigó las causas del movimiento de los planetas.

Primera ley de Kepler o ley ferroviaria

La primera ley de Kepler también se conoce como la «ley de las órbitas». Determina que los planetas giran alrededor del sol, describiendo una órbita elíptica. El sol está en uno de los focos de la elipse.

El enunciado de la primera ley de Kepler es el siguiente:

Los planetas se mueven elípticamente alrededor del sol, que está en uno de los focos de la elipse.

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(a) semieje mayor; (b) eje semimenor; (c) longitud focal o distancia del foco al centro; (r) Radio vector o distancia entre puntos metro (Planeta) y Foco 1 (Sol); (teta) Ángulo.

Una elipse es una curva cerrada con dos ejes simétricos llamados focos o puntos fijos. En pocas palabras, una elipse se puede describir como un círculo achatado.

El grado de aplanamiento de una curva cerrada se llama excentricidad. Cuando la excentricidad es 0, la curva forma un círculo perfecto. Por otro lado, si la excentricidad es mayor que 0, los lados de la curva se aplanan y forman una elipse.

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1) Curva cerrada con excentricidad 0 (círculo); 2) curva cerrada con excentricidad 0,50 (elipse).

los fórmula para calcular la excentricidad de la elipse es como sigue:

e espacio es igual al espacio c sobre a

Donde,

  • y es excentricidad
  • C es la distancia del foco al centro o la mitad de la distancia focal
  • para es el semieje mayor

Por ejemplo, la excentricidad de la órbita de la Tierra es 0,0167. Esto significa que la elipse que describe la tierra es casi circular.

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Segunda ley de Kepler o ley de las áreas

La segunda ley de Kepler se conoce como la «ley de las áreas». Establece que el radio vector barre áreas iguales en el mismo intervalo de tiempo.

El radio vector es una línea imaginaria que conecta un planeta con el sol, por lo que su longitud varía según la distancia que los separa.

El enunciado de la segunda ley de Kepler es el siguiente:

El radio vector que conecta un planeta con el sol barre áreas iguales en tiempos iguales.

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Llamado velocidad de la areola mientras que se necesita un radio vector para cubrir áreas equivalentes. Como este intervalo es siempre el mismo, concluimos que la velocidad areolar es constante.

Esto significa que cuanto más lejos está un planeta del sol, más lento se mueve. Cuanto más cerca está el planeta del sol, más rápido se mueve.

Hay dos puntos en la órbita de un planeta donde los cuerpos celestes alcanzan sus distancias y velocidades límite. Estos puntos se denominan perihelio y afelio.

los perihelio es el punto más cercano al sol en un planeta donde los planetas desarrollan su velocidad máxima.

los afelio es el punto más lejano entre un planeta y el sol donde los planetas alcanzan su velocidad mínima.

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Tercera Ley de Kepler o Ley de los Períodos

La tercera ley de Kepler se conoce como «ley de los períodos» o «ley de las armonías». Permite comparar las propiedades del movimiento de los planetas entre sí. La comparación tiene en cuenta el período orbital y el radio orbital de cada planeta.

El período orbital es el tiempo que tarda un planeta en dar una vuelta completa alrededor del Sol. El radio de la órbita es el semieje mayor de la elipse.

El enunciado de la tercera ley de Kepler es el siguiente:

El cuadrado del período orbital de un planeta es proporcional al cubo de su radio orbital.

Si dividimos el período orbital al cuadrado por el radio orbital al cubo, obtenemos una constante llamada constante de Kepler. La constante de Kepler es la misma para todos los cuerpos celestes que orbitan alrededor del sol, ya que no depende de ellos sino de la masa solar.

los fórmula para calcular la tercera ley de Kepler es la siguiente:

negrita T à potencia de negrita 2 a través de negrita a à potencia de negrita 3 es igual a K

Donde,

  • Tdos es el periodo orbital o periodo al cuadrado
  • para3 es el radio o semieje mayor del cubo de la órbita
  • k es la constante

Para ilustrar este problema, en la siguiente tabla podemos comparar las propiedades de todos los planetas, teniendo en cuenta el periodo orbital (T) y el radio orbital (a) para determinar el…