¿Qué es lo que causa que los objetos se caigan sobre la tierra? ¿Por qué los planetas giran alrededor del sol? ¿Qué mantiene a las galaxias juntas? Si viajase a otro planeta, ¿por qué cambiaría su peso? Todas estas preguntas están relacionadas a un aspecto de la física: la gravedad. A pesar de toda su influencia en nuestras vidas, de todo su control sobre el cosmos y de toda nuestra aptitud para describir y moldear sus efectos, no entendemos los mecanismos de la fuerza gravitacional. De las cuatro fuerzas fundamentales identificadas por los físicos - nuclear fuerte, eléctrica débil, eléctrica estática y de gravedad- la fuerza gravitacional es la menos comprendida. Hoy en día, los físicos aspiran llegar hacia la “Gran Teoría Unificada” , donde todas estas fuerzas estén unidas en un modelo físico que describa el comportamiento total en el universo. En este momento, la fuerza gravitacional es el problema, la fuerza que se resiste a la unión.
A pesar del misterio detrás de los mecanismos de la gravedad, los fisícos han podido describir bastante ampliamente el comportamiento de los objetos bajo la influencia de la gravedad. Isaac Newton, el científico inglés y matemático (entre otras cosas) de los siglos 17 y 18, fue la primera persona en proponer un modelo matemático que describe la atracción gravitacional entre los objetos. Albert Einstein se basó sobre este modelo en el siglo 20 y desarrolló una descripción más completa de la gravedad en su Teoría General de la Relatividad. En este módulo, exploraremos la descripción sobre la gravedad de Newton y algunas de las confirmaciones experimentales de su teoría, que llegaron muchos años después de que él propusiese su idea original.
Los Planetas
Las primeras concepciones del universo eran “geocéntricas” – localizaban la tierra en el centro del universo con los planetas y estrellas girando a su alrededor. Este modelo ptolemeico del universo dominó el pensamiento científico por muchos siglos, hasta que el trabajo de cuidadosos astrónomos como Tycho Brahe, Nicolaus Copernicus, Galileo Galilei y Johannes Kepler suplantó esta visión del cosmos. La “Revolución Copernicana” localizó al sol al centro del sistema solar y a los planetas, incluido el planeta tierra, en la órbita alrededor del sol. Este cambio importante en la percepción sentó las bases para que Isaac Newton empezase a pensar sobre la gravedad y su relación con el movimiento de los planetas.
Campo gravitatorio terrestre
La intensidad del campo gravitatorio creado por un cuerpo (un planeta, por ejemplo) se define como la fuerza gravitatoria específica que actúa sobre otro cuerpo situado en el campo gravitatorio del primero, es decir, como la fuerza gravitatoria que actúa por unidad de masa del cuerpo que la experimenta. Se la representa como
- la distancia hasta el centro del planeta o satélite, es decir, su altura;
- y de la homogeneidad del planeta o satélite.
La gravedad tiene relación con la fuerza que se conoce como peso. El peso es la fuerza con que es atraído cualquier objeto debido a la aceleración de la gravedad, que actúa sobre la masa del objeto. De acuerdo a la segunda ley de Newton, tenemos que:
En otros planetas o satélites, el peso de los objetos varía si la masa de los planetas o satélites es diferente (mayor o menor) a la masa de la Tierra.
A veces se intepreta la intensidad del campo gravitatorio como la aceleración que experimenta un cuerpo tan solo sometido a la fuerza gravitatoria ejercida sobre él por otro cuerpo. Sin embargo, esta interpretación, que parece ser la más intuitiva y accesible en los cursos introductorios de Física, no es correcta, a menos que consideremos un campo gravitatorio en abstracto o que el cuerpo tenga una masa despreciable en relación con la masa del que lo atrae, para poder despreciar la aceleración que adquiere este segundo cuerpo.
por: JOHANNA GUADALUPE PÉREZ GASPARIANO 3°BV
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