Gravedad

Denominada también fuerza gravitatoria, fuerza de gravedad, interacción gravitatoria o gravitación, la gravedad es una de las fuerzas universales de la naturaleza. Es una fuerza de atracción que existe entre toda materia, y es muy débil en comparación con otras fuerzas de la naturaleza. La fuerza gravitacional existente entre dos objetos depende de sus masas, razón por la cual sólo podemos ver a la gravedad en acción cuando al menos uno de los objetos es tan grande como el planeta tierra.

Mapas conceptuales

Temática

Definiciones Claves

Fuerza:
Se le llama fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando la velocidad, la dirección o el sentido de su movimiento.
Aceleración:
La aceleración se define como la razón entre el cambio de velocidad y el intervalo en el cual ésta ocurre. Es una magnitud vectorial, es decir, tiene un módulo y una dirección. El módulo define el "tamaño" que tiene la aceleración, mientras que la dirección define hacia donde apunta esa aceleración.
Velocidad:
La velocidad es la variación de la posición de una partícula en una determinada cantidad de tiempo, es decir, es cuánto varió la posición de la partícula en un lapso de tiempo.  La velocidad es una magnitud vectorial, es decir, tiene un módulo y una dirección. El módulo define el "tamaño" que tiene la velocidad, mientras que la dirección define hacia donde apunta esa velocidad. Por ejemplo, un automóvil puede tener una velocidad de 90 km/h con una dirección Norte-Sur.
Ley de gravitación universal:
Isaac Newton fue el primer científico en definir matemáticamente la gravedad, cuando formuló su ley de gravitación universal, La ley de gravitación indica que la gravedad es la más fuerte entre dos objetos de gran masa, y se debilita grandemente a medida que estos objetos se separan. Una de las aplicaciones de esta ley es el concepto de ‘velocidad de escape’, que es la velocidad que necesita un objeto para lograr escapar a la atracción gravitacional de otro objeto (como la Tierra). La velocidad de escape puede calcularse a partir de la ley gravitacional de Newton, y si sustituimos los valores que tenemos del planeta Tierra, podremos ver que la velocidad de escape de la Tierra es de, aproximadamente, 11 km/s. Esto significa que si lograramos lanzar una pelota a 11 km/s, ¡nunca caería! Aunque la verdad.
Masa:
Según una definición estrictamente física, la masa representa el coeficiente de inercia de un cuerpo, es decir, la resistencia que el cuerpo opone a las variaciones de su estado de movimiento o de quietud. De manera más inmediata, la masa puede definirse como la cantidad de materia contenida en un cuerpo. No hay que confundir ésta con el peso del propio cuerpo, ya que este último varía de un lugar a otro del espacio según el campo de gravedad en el que se encuentra inmerso.
Movimiento:
Cambio de posición respecto del tiempo. Fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos de un sistema, o conjunto, en el espacio con respecto a ellos mismos o con arreglo a otro cuerpo que sirve de referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria.
Constante gravitatoria:
La constante gravitatoria universal es una constante de vital importancia que aparece en la ley de la gravedad de Newton, así como en la teoría general de la relatividad de Einstein. Su valor expresa la atracción gravitacional que se produce entre dos objetos de un kilogramo cada uno separados por un metro de distancia: G = 6,673 × 10-11 m3s-2kg-1
Fuerzas fundamentales de la naturaleza:
Fuerza electromagnética, fuerza gravitacional (gravedad), fuerza nuclear fuerte (dentro del átomo), fuerza nuclear débil (entre átomos)

Ejemplos

Conociendo la masa de la tierra y el de la muestra (obtenida en la primera pesada) se puede hacer el cálculo. Fuerza = mg Por lo tanto, g= f/m Entonces si se sabe la fuerza, y la masa del objeto, se puede calcular la gravedad.

Reflexiones de física

¿En qué sentido podemos decir que la Luna “cae”? ¿Cómo se movería la Luna si la fuerza gravitacional terrestre dejara de actuar sobre ella?

La gravedad es una fuerza de atracción que existe entre dos o más objetos con masa. Es por esta razón que los planetas se mantienen en órbita, pues la atracción del sol no permite que estos se dispersen. La inercia es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico a posibles cambios. a partir de estas dos definiciones podemos decir que:

Debido a que esta posee inercia, lo cual la aleja de la tierra es decir, esta tiende a alejarse de la tierra, según una línea recta cuya dirección viene dada por su velocidad.
La Luna dejaría de girar alrededor de la tierra y se alejaría de esta, debido a que la luna por su inercia tiende a alejarse de la tierra y mientras que la tierra tiende atrae a la luna y si la tierra no ejerce una fuerza gravitacional sobre la luna esta se aleja.
La luna cae porque la única fuerza que la está afectando es la gravedad de la tierra, por lo tanto se podría decir que se encuentra en caída libre. Sin embargo se mantiene en órbita debido a la aceleración centrípeta. Lan luna se alejaría de la tierra hasta encontrar otra fuerza que la afecte.
Un estudiante deja caer una pelota y reflexiona acerca de porqué la pelota cae al suelo en vez de permanecer estacionaria mientras la Tierra viene a su encuentro. El estudiante propone la explicación siguiente: “La Tierra tiene una masa mucho mayor que la pelota; por tanto, la Tierra tira de la pelota más fuertemente que la pelota de la Tierra. Por tanto, la pelota cae y la Tierra permanece estacionaria.” ¿Qué piensa de esta explicación?

Explicación

De acuerdo con la ley de la gravitación universal de Newton, la fuerza entre la pelota y la Tierra depende del producto de sus masas, de modo que ambas fuerzas, la de la pelota sobre la Tierra y la de la Tierra sobre la pelota, tienen la misma magnitud. Esto también se sigue, desde luego, de la tercera ley de Newton. La pelota experimenta un movimiento grande en comparación con el de la Tierra porque, conforme a la segunda ley de Newton, la fuerza imparte una aceleración mucho mayor a la pequeña masa de la pelota.

Ejercicios

¿Jugamos billar?

Se colocan tres bolas de billar en una mesa en los vértices de un triángulo rectángulo, como se muestran vistas desde arriba en la figura 7.16. Determine la fuerza gravitatoria neta sobre la bola designada como m1 debida a las fuerzas que las otras dos bolas ejercen sobre ella.

Bibliografía

Feynman, Richard. El carácter de la ley física. Colección Metatemas. Ed. Tusquet. 2000. Lea, Susan M, “Física” Vol.1, international Thomson editors, 1999. http://www.relatividad.org/bhole/gravedad.html
SERWAY, Raymond A. Física. Quinta Edición. México: Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana, 2001. 849 p.

Véase también