FUERZA DE GRAVEDAD

La fuerza de gravedad (o simplemente gravedad) es la fuerza por la cual los cuerpos dotados de masa se atraen entre sí de una manera recíproca. Su mayor o menor intensidad depende de la masa de los cuerpos. Es una de las cuatro interacciones fundamentales conocidas de la materia y se le puede llamar también “gravitación” o “interacción gravitatoria”. Las cuatro fuerzas fundamentales son: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.

La gravedad es la fuerza que sentimos cuando el planeta tierra atrae a su centro a los objetos que lo rodean, esa misma que hace que las cosas caigan. También es responsable de que los planetas orbiten alrededor del sol, atraídos por su masa a pesar de las extensas distancias que los separan de él.

La intensidad de esta fuerza guarda relación con la velocidad con que los planetas orbitan: los más cercanos al Sol son más veloces y los más lejanos más lentos. Esto indica que la gravedad es una fuerza que, si bien afecta a los objetos muy masivos aun a grandes distancias, su intensidad decrece a medida que los objetos se alejan unos de otros.

¿Cómo fue descubierta la gravedad?

Desde sus primeras épocas el ser humano comprende que las cosas caen cuando no se aplica sobre ellas alguna fuerza que las sostenga.

 Sin embargo, el estudio formal de esa fuerza que las empuja hacia “abajo” no se llevó a cabo hasta el siglo IV a. C, cuando el filósofo griego Aristóteles esbozó las primeras teorías.

En su concepción universal, la Tierra era el centro del universo y, por lo tanto, la protagonista de una fuerza invisible que atraía todo hacia ella. A esta fuerza se la llamó durante la época romana “gravitas”, vinculada con la idea de peso, ya que en esas épocas no se distinguía entre el peso de un objeto y su masa.

Estas teorías fueron luego revolucionadas por Copérnico y Galileo Galilei. Sin embargo, fue Isaac Newton quien propuso el término “gravitación”. Se realizaron también entonces los primeros intentos formales de medir la gravedad y elaborar una teoría, que se llamó Ley de Gravitación Universal.

La gravitación universal es una ley física, enunciada por Isaac Newton en 1687, que estipula que dos masas se atraen entre sí mediante una fuerza hacia los centros de gravedad de cada una de ellas. Esta fuerza es proporcional al producto de las dos masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los centros de gravedad de estas masas.

La leyenda dice que Newton hizo este descubrimiento mientras dormía tranquilamente bajo un manzano, cuando una manzana cayó del árbol directamente sobre su cabeza (Gracias Sr. Gotlib por la escena que usted inmortalizó tan magníficamente para nosotros y que graba para siempre esta leyenda en nuestras mentes). Esa leyenda no es del todo correcta. Si hay una manzana en esta historia, es la que Newton vio caer cerca de él, mientras estaba soñando despierto debajo del árbol. Fue entonces cuando se dio cuenta de la atracción terrestre.

 

La fuerza F se mide en Newton, m1 y m2 en kilogramos donde m es la masa, d (distancia) en metros y la constante G es igual a 6.67 x 10-11 Nm2/kg2.

¿Cómo se mide la gravedad?

La fuerza de gravedad se mide en relación a sus efectos, es decir, a la aceleración que imprime sobre los objetos movilizados por ella, por ejemplo, aquellos que se encuentran en caída libre. Sobre la superficie de la Tierra, esta aceleración se ha calculado en unos 9,80665 m/s² Esta cifra puede variar mínimamente dependiendo del lugar geográfico y de la altura a la cual nos encontremos.

Unidades de medición de gravedad

La gravedad se mide con dos magnitudes distintas dependiendo qué quiere estudiarse:

·         Fuerza.  Cuando se mide como fuerza, se utilizan Newtons (N), unidad del Sistema Internacional (SI) que homenajea a Isaac Newton. La fuerza gravitatoria es la fuerza que siente un cuerpo al ser atraído por otro.

·         Aceleración. En estos casos, se mide la aceleración que obtiene un cuerpo al ser atraído por otro. Al tratarse de una aceleración, se utiliza la unidad m/s².

Es importante notar que, dados dos cuerpos, la fuerza gravitatoria que siente cada uno es la misma por el principio de acción y reacción. Lo que difiere es la aceleración porque las masas son distintas. Por ejemplo, la fuerza que la Tierra le hace a nuestro cuerpo es igual a la fuerza que nuestro cuerpo le hace a la Tierra. Pero como la masa de la Tierra es mucho mayor a la de nuestro cuerpo, el planeta no se acelera para nada, no se mueve.

Fórmula de la gravedad

La fuerza gravitacional puede calcularse a través de distintas fórmulas, que varían según el enfoque físico específico con que se la aborde: mecánica clásica, mecánica relativista o mecánica cuántica. Cada una toma distintos elementos en consideración y se ocupa de una perspectiva específica.

Por ejemplo, según las leyes de Newton, la gravedad que actúa entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas (m) es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) que los separa:                           F_g = Gm1.m2/d²

La fuerza (en Newton) es igual a la multiplicación de la constante G y las dos masas (en kilogramos), dividida por el cuadrado de la distancia (en metros).

^{La fuerza F se mide en Newton, m1 y m2 en kilogramos, d o r en metros y la constante G es igual a 6.67408 x 10-11 Nm2/kg2.}

Ejemplos de la fuerza de gravedad

·         La aceleración de un objeto en caída libre. Sobre un objeto en caída libre actúa la fuerza gravitatoria que la Tierra ejerce sobre él y, como consecuencia, el cuerpo tiene una aceleración (la de la gravedad) y, por lo tanto, su velocidad aumenta a medida que desciende.

·         Un objeto arrojado en línea recta. En este caso, la acción de la gravedad (que empuja al objeto hacia abajo) hace que su trayectoria, originalmente en dirección horizontal, se curve y resulte en una oblicua y haga que el objeto finalmente caiga al suelo.

·         La órbita de los planetas. Los planetas orbitan alrededor de astros de mayor tamaño, como ocurre con los planetas del Sistema solar alrededor del Sol. Lo mismo ocurre con las lunas y satélites artificiales en torno a los planetas.

Si quieres practicar con fichas interactivas, visita este sitio https://es.liveworksheets.com/search.asp?content=FUERZA+DE+GRAVEDAD

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

¿Qué fuerza de atracción gravitacional se produce entre una persona de 70kg y un automóvil de 2500 kg, los cuales se encuentran separados a una distancia de 50cm?

¿Cuál es la fuerza de atracción gravitacional entre dos alumnos con masas de 60 kg y 75 kg separados a 2 metros de distancia?