Ley de Gravitación Universal

CAPÍTULO IX: LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

LEY DE GRAVITACIÓN UNIVERSAL.

Es un principio físico estableció por Isaac Newton, donde plantea a partir de sus observaciones, que existe cierta atracción entre los cuerpos debido a sus masas, como un efecto físico universal que ocurre entre cualesquiera dos cuerpos cercanos.

Enunciado de la Ley de Gravitación Universal de Newton:

“La fuerza con que un cuerpo atrae a otro es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadro de la distancia que las separa”.

Este fenómeno fue planteado por Newton inicialmente como una relación cualitativa pero sin logar demostrarlo todavía. Fue un siglo después que Henrry Cavendish, un físico inglés, lograr obtener el valor de la constante gravitacional, de tal forma que la Ley de Newton se pudo plantear como un a expresión matemática muy precisa. La Ley de Gravitación Universal se plantea matemáticamente de la siguiente forma:



Donde:

F: fuerza de atracción gravitacional (N)

R: distancia de separación entre las masas, desde sus centros (m)

M y m: masas de los cuerpos que interactúan (kg)

G: constante de Gravitación Universal (6,67x10^-11 Nm²/kg²)

FUERZA GRAVITACIONAL.

Entonces, se puede definir la fuerza gravitacional como aquella fuerza de atracción entre los cuerpos, es decir, es una fuerza que actúa debido a la presencia de masas. Es una fuerza solamente de atracción, y no de repulsión como la fuerza eléctrica o la fuerza magnética.

La fuerza gravitacional rige el movimiento de los planetas alrededor del Sol, así como el de las estrellas, las galaxias y las constelaciones; en general, afecta el movimiento de todos los cuerpos celestes del universo.

Esta fuerza se experimenta constantemente, y afecta a todos los cuerpos en el planeta. Por ejemplo, hace que:

Ø Las raíces de los árboles se dirijan hacia abajo.

Ø La densidad ósea de nuestro cuerpo se distribuya uniformemente.

Ø Los objetos, las personas, los seres vivos, y cualquier cuerpo, no floten en el aire.

Ø Los ríos sigan su cause hacia abajo, buscando las partes más bajas de la superficie.

Ø El agua potable llegue a nuestros hogares, porque la fuente se ubica en lugares más altos.

Ø Los materiales más pesados, masivos y densos se depositen en el fondo de la corteza terrestre.

Relación de proporcionalidad

FUERZA Y MASA                                      FUERZA Y DISTANCIA

Fuerza es directamente proporcional al producto de las masas:

·       Cuanto mayor sea el producto de las masas mayor será la fuerza gravitacional.

·       Cuanto menor sea el producto de las masas menor será la fuerza gravitacional.

Fuerza inversamente proporcional al cuadrado de la separación de las masas:

·       Cuanto menor sea la distancia que separa a las masas mayor será la fuerza gravitacional.

·       Cuanto mayor sea la distancia que separa a las masas menor será la fuerza gravitacional.

ACELERACIÓN GRAVITACIONAL: aceleración de la gravedad.

La fuerza gravitacional que actúa sobre los objetos que se encuentran en la superficie terrestre, hace que estos se aceleren a una misma razón de cambio con respecto a su velocidad, la cual se conoce como aceleración de la gravedad. A la aceleración de la gravedad también se le llama intensidad del campo gravitacional.

La aceleración gravitacional es una consecuencia de la Ley de gravitación Universal que tiene su efecto sobre cualquier cuerpo en la superficie terrestre, particularmente actuando sobre su peso.

Para obtener una expresión matemática para calcular la aceleración de la gravedad, se compara el peso de un cuerpo en la superficie terrestre con la fuerza gravitacional entre ese cuerpo y el planeta.

Donde:

M: masa del  planeta (kg)

g: aceleración de la gravedad (m/s²)

G: constante de Gravitación Universal (6,67x10^-11 Nm²/kg²)

R: distancia a la cual se desea calcular el campo gravitacional (m)

CAMPO GRAVITACIONAL.

Es el espacio físico que rodea a una masa cualquiera donde se manifiesta y se percibe la fuerza gravitacional; y no se debe confundir con la aceleración de la gravedad o gravedad, la cual es una cuantificación del campo gravitatorio que indica cómo es el cambio de la velocidad de un cuerpo en ese espacio, es decir, cómo se mueve.

Por ejemplo, si un cuerpo celeste como un meteoro pasa fuera del campo gravitacional de un planeta, no sería atraído por el planeta, pero si entra en el campo gravitacional muy probablemente sería atraído por el planeta y entraría a su atmósfera hasta impactar con la superficie, si es que no es desintegrado en la atmósfera debido a la fricción y la alta temperatura.

Como g es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia:

·         Cuanto mas cerca del cuerpo se calcule mayor será el campo gravitacional.

·         Cuanto mas lejos del cuerpo se calcule menor será el campo gravitacional.

En la Tierra, por ser achatada en los polos, es de esperar entonces, que la aceleración de la gravedad sea mayor en los polos que en el ecuador, puesto que la distancia su centro de masa es mayor en los polos.