2.1 Gravitación y segunda ley de Kepler
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| Animación 6. WillowW Creative Commons |
Como ya se ha mostrado antes, la fuerza de gravitación es una fuerza central ya que siempre se dirige hacia el origen, en este caso el Sol que actúa como centro de rotación de la órbita. Esta característica lleva asociada, según indica el principio de conservación del momento angular, que
y por lo tanto también lo hará su módulo
.
Esta constancia del momento angular justifica la segunda ley de Kepler, según la cual el vector de posición del planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
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| Imagen 14. Adaptación de RJHall Creative Commons |
Observa la figura, que muestra el movimiento de un planeta. Si el planeta tarda un tiempo
en pasar desde
hasta
. En ese tiempo, el vector de posición
barre en ese tiempo un área
.
Para deducir la segunda ley de Kepler trabajaremos en forma diferencial; si denominamos
al vector que une las posiciones de
y
, se cumplirá que si la velocidad del planeta es
, por la definición de la misma
El área
es la mitad del paralelogramo formado por
y
, cuya superficie viene dada según las propiedades del producto vectorial por:
Multiplicando por
ambos términos y teniendo en cuenta la definición del momento angular
pasando el término
a la izquierda y
a la derecha se obtiene:
Como según se ha indicado
es constante,
también debe serlo. La magnitud
recibe el nombre de velocidad areolar. Su constancia justifica la segunda ley de Kepler, mostrando que el vector posición recorre áreas iguales en tiempos iguales, puesto que su velocidad areolar es constante.
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| Animación 7. A.M. de Campos Dominio público |
Los planetas no describen órbitas circulares en torno al Sol, sino elípticas. La constancia de la velocidad areolar implica que la velocidad de un planeta es tanto mayor cuanto más cercano se encuentre al Sol.
En el momento en el que se encuentra más lejano (afelio) su velocidad es mínima, mientras que en el momento que se encuentra más cercano (perihelio) su velocidad es máxima. La relación entre los módulos de ambas velocidades viene dada por:
que es exactamente lo que se espera según la Ley de conservación del momento angular que viste en el primer apartado del tema.
Estaciones y eje de rotación de la tierra
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| Imagen 15. T.Ruen Dominio público |
Verdadero Falso
Verdadero Falso
Verdadero Falso
Verdadero Falso


