Gravitación – Susana Landau, Claudio Simeone – 1ra Edición

La idea de este libro es introducir al lector en las teorías modernas de gravitación, comenzando con la Física de Galileo y Newton y culminando con la Relatividad General propuesta por Einstein. El libro está dirigido a profesores y estudiantes de la escuela secundaria. Sin embargo, hay algunas partes del libro que resultarán más complicadas, tanto por la dificultad conceptual como por el cálculo matemático requerido.

Si bien en algunas secciones se utilizan algunos elementos del cálculo diferencial e integral, no es necesario poseer conocimientos del mismo para seguir los razonamientos propuestos. En las partes en las cuales se utiliza el cálculo diferencial, se dan los resultados para aquellos lectores no familiarizados con este tipo de herramientas matemáticas. Para guiar al lector, hemos dividido la dificultad en tres niveles:

Nivel 1. Conocimientos que suponemos ya adquiridos por los alumnos en la escuela secundaria (no necesariamente técnica) o de nivel equivalente.
Nivel 2. Conocimientos nuevos para los alumnos de la escuela secundaria con algún grado de dificultad matemática o conceptual.
Nivel 3. Solo para docentes. El primer capítulo es una introducción histórica donde además se discuten algunos problemas sencillos de cinemática, como el tiro oblicuo y el tiro vertical, y la relatividad del movimiento, comparando el enfoque de la física aristotélica con el enfoque de la física de Galileo.

También se describen los problemas conceptuales de la física newtoniana que llevaron a la formulación de la teoría de la Relatividad. Todo este capítulo corresponde al nivel 1. En el segundo capítulo se establecen las bases de la teoría mecánica de Newton y se realizan un par de ejercicios de aplicación. El énfasis está puesto en la resolución de problemas a partir de la conservación de la energía, el impulso y el impulso angular. Este enfoque es diferente del que generalmente se utiliza, donde este tipo de problemas se resuelve a partir de las ecuaciones dinámicas y las ecuaciones de movimiento.

El lector encontrará que este nuevo enfoque permite resolver los problemas de manera más sencilla. Todo el capítulo, menos la subsección 2.5, corresponde al nivel 1. La subsección 2.5 requiere algún conocimiento de cálculo diferencial, y, por lo tanto, lo consideramos de un nivel 2. El capítulo 3 está dedicado a la ley de Newton de la gravitación universal. Se describen algunos aspectos sencillos como el movimiento parabólico y las fuerzas de marea. Todo el capítulo, menos la sección 8, corresponde a un nivel 1.

La sección 8 (tal vez conceptualmente la más importante y novedosa de este capítulo) está dedicada al cálculo del potencial gravitatorio y de los campos gravitatorios. En la sección 8.4 se dan ejemplos donde se calculan campos gravitatorios a partir del principio de superposición para distintas configuraciones de masa.