Gravedad
La gravedad es la fuerza
de atracción entre objetos.
En el Universo toda
la materia se mueve a causa de ésta y otras fuerzas.
La gravedad depende
de la masa de los objetos y de la distancia que los separa. Cuanta más masa
tienen y más cerca están, mayor es la fuerza. Cuando se separan el doble, la
fuerza se reduce a un cuarto.
Efectos de las fuerzas en la Tierra y en el Universo
El astrónomo griego
Claudio Ptolomeo (100-170 d.n.e.) retomó
ideas y pudo predecir, con cierta anticipación y suficiente exactitud,
las posiciones de los planetas gracias a las observaciones hechas a simple
vista.
Catorce siglos
después, el astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) puso en duda las
ideas de Ptolomeo. Copérnico propuso que los planetas, incluida la Tierra,
giraban alrededor del Sol en órbitas circulares, sin embargo, el modelo de
Copérnico sólo era un poco más sencillo que el de Ptolomeo.
En 1609 Galileo
construyó uno de los primeros telescopios; con él observó el cielo y confirmó
las ideas de Copérnico.
El astrónomo alemán
Johannes Kepler (1571-1630) usó las observaciones de su maestro Tycho Brahe y
encontró que si se describían las órbitas de los planetas mediante el uso de la
elipse, resultaba más sencillo explicar los movimientos observados y se lograba
mayor precisión en las predicciones.
Los trabajos de
Kepler y de Galileo fueron esenciales para que
Newton hiciera uno de sus mayores descubrimientos, encontró semejanzas
entre los efectos de la fuerza de gravedad sobre la órbita de la Luna y los que
sucedían en la superficie de la Tierra. Newton afirmó que todos los objetos
ejercen atracción gravitacional, y que esta fuerza es mayor cuanto más grandes
son sus masas, pero que disminuye a medida que los cuerpos se alejan entre sí.
En la ley de la gravitación universal lo expresó de la siguiente manera:
La fuerza de
atracción entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus
masas (m1 y m2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (d) que
los separa.
Que se expresa
matemáticamente como:
Es decir:
El valor de la constante
de gravitación universal (G) fue determinado en 1789 por el inglés Henry
Cavendish (1731-1810) y es:
A partir de la
expresión anterior podemos señalar que la fuerza de atracción entre dos cuerpos
es mayor cuando sus masas son más grandes, pero disminuye rápidamente si se
alejan, es decir, cuando aumenta la distancia entre ellos.
En el enunciado de
la ley de la gravitación universal observa que cuando la distancia aumenta, la
fuerza disminuye. Sin embargo, para distancias muy pequeñas la fuerza aumenta
mucho. Si trazas una gráfica de la fuerza contra la distancia se obtiene lo
siguiente:
La constante G es
muy pequeña, sólo notamos los efectos de esta fuerza cuando estamos en
presencia de masas muy grandes, como las de los planetas.
La fuerza de
atracción que la Tierra ejerce sobre cada una de ellas es de alrededor de 490 N
y ésta sí es perceptible.
Esa atracción se
llama peso (w) y es proporcional a la masa del objeto multiplicada por un valor
constante (g), que es la aceleración que la Tierra produce en los cuerpos que
caen. Todos los objetos que se encuentran a la misma distancia del centro de la
Tierra están sujetos al mismo valor de g. Por ello, en ausencia de fricción,
los cuerpos caen exactamente al mismo tiempo sin importar su peso.
Galileo logró
describir cómo es la caída de los cuerpos, pero Newton nos permite comprender
la causa.
El peso de un objeto
es, pues, la fuerza con la que la Tierra lo atrae y está dado por:
Peso (w) = 5 masa
(m) x aceleración de la gravedad (g)
La aceleración de la
gravedad en el nivel del mar es cercana a:
g = 9.8 m/s2
El peso de un objeto
es proporcional a su masa, por lo que si se conoce uno ellos, y la aceleración
de la gravedad en ese punto, entonces es posible calcular el valor del otro.
Sin embargo, son muy diferentes porque la masa es una magnitud escalar
característica del cuerpo y se mide en kilogramos (kg); mientras que el peso es
un vector que siempre se dirige hacia el centro del planeta u objeto masivo que
produzca la fuerza y su unidad es el newton (N). Un cuerpo no pesa lo mismo en
la Tierra que en el Sol, en la Luna o en algún otro cuerpo celeste. Además,
como el peso es una interacción entre dos objetos, la fuerza sobre uno de ellos
debe ser igual, pero en dirección opuesta a la fuerza que éste ejerce sobre el
otro; es decir, el peso también actúa sobre el objeto con mayor masa.
La atracción
gravitacional depende de la distancia a la que se encuentre el cuerpo que se va
a medir, del centro de la Tierra. El valor de la atracción es más pequeño
cuando un cuerpo se encuentra a gran altitud, por ejemplo en el monte Everest,
y aumenta en el nivel del mar.
La fuerza de gravedad y el peso
Todos los objetos
son atraídos hacia la Tierra. La fuerza
ejercida por la Tierra sobre los objetos se denomina fuerza de gravedad. La gravedad es una de las fuerzas fundamentales
de la naturaleza. Nadie realmente conoce
exactamente porque esta fuerza jala los objetos unos hacia los otros. La masa de los objetos y la distancia entre
ellos afectan la magnitud de la fuerza gravitacional. A mayor masa de los objetos y a menor distancia
entre ellos mayor es la intensidad de esa fuerza. Masas gigantes pueden atraer con mayor
fuerza, mientras que a mayor separación las fuerzas se debilitan.
La gravedad de la
tierra empuja los objetos hacia el centro de la tierra y a su magnitud se le
llama peso del objeto. Cuando un objeto
está en caída libre experimenta una aceleración g que actúa hacia el centro de
la Tierra. Al aplicar la Segunda Ley de
Newton ΣF=ma al objeto de
masa m en caída libre, con a = g
y ΣF = Fg, se obtiene:
Fg = mg
Qué explica la ley
de gravitación
1.
como se mueven los
planetas.
2.
con que tipo de
movimiento
3.
cómo es la fuerza que realiza ese movimiento
4.
qué es lo que la crea.
Estas preguntas
estaban sin contestar satisfactoriamente al final de la Edad Media. Kepler
contesta a la pregunta de cómo se mueven los planetas y explica la forma de las
órbitas. Newton contesta a la cuestión de cómo es la fuerza que mueve los
planetas y que es lo que la crea.
Todo Empezó Por Un
Afán De Poder Predecir
Poder predecir los
acontecimientos estelares daba a los que lo poseían un poder supersticioso que
ellos mismo potenciaban. la única ciencia que predice lo que pasará es la que
utiliza fórmulas matemáticas y leyes físicas
que partiendo de unas condiciones iniciales y conociendo el tipo de fuerzas que
actúan predice donde estará el planeta en un futuro.
Aportación de Newton a la ciencia: explicación del movimiento en la
Tierra y en el Universo
Newton explico cómo se comportan los cuerpos ante la gravedad. Desde ese momento la fuerza de gravedad
sirvió para explicar cómo funcionan los movimientos de los cuerpos en la Tierra
y en el espacio. Dos siglos más tarde, Albert Einstein propuso un modelo
teórico para explicar el origen de la gravedad.
Las fuerzas gravitatorias, que se ejercen por ejemplo el Sol y la
Tierra, se caracterizan porque:
·
La dirección de la fuerza es
la de la recta que une los dos cuerpos afectados, el que la crea y el que la
recibe.
·
El sentido de la fuerza se
dirige hacia la masa que crea la interacción gravitatoria.
·
El módulo es directamente
proporcional a las masas que intervienen en la interacción gravitatoria e
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
·
Las fuerzas debidas a la interacción
gravitatoria son siempre atractivas.
http://www.monografias.com/trabajos5/graun/graun.shtml#gravi
https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/fuerzagravitacional2#TOC-Fuerza-gravitacional-y-el-peso
http://fisica2.blogdiario.com/
http://astrojem.com/teorias/teorianewton.html
Lozano de Swan Natasha, Cienecias 2, Física, Santillana,
México, D.F, 2006
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