Ley de Gravitación de Newton (Gravitación Universal)
Issac Newton estaba tratando de hallar porqué Marte, Júpiter, Venus y los demás planetas de nuestro sistema solar se desplazan constantemente en órbitas muy definidas en trono del sol. Podemos comparar esas trayectorias con la descrita por el objeto de un muchacho que hace girar en el extremo de una cuerda. Pero existe una diferencia importante: Hay una conexión mecánica, la cuerda, entre la mano del muchacho y el objeto que esta haciendo girar. Evidentemente, no existe una conexión igual entre el sol y los planetas. Newton llegó a la conclusión de que un planeta gira constantemente en torno del sol porque los dos cuerpos se atraen entre sí. Llamó "gravitación" a este tipo de acción a distancia.Hizo un análisis minucioso de ella y desarrolló la famosa "Ley de la gravitación Universal", según la cuál cada partícula del Universo atrae a cualquier otra con fuerza proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
Donde:
- F: Es el vector de la fuerza gravitatoria, su unidad de medida es el newton (N)
- G: Es la constante de Gravitación Universal, que no depende de los cuerpos que interaccionan, su unidad de medida es en kilogramos (Kg)
- m1 y m2 son las masas de los cuerpos que interaccionan, su unidad de medida es el kilogramo (Kg)
- r es la distancia que los separa.
Es importante observar que la fuerza resultante de la atracción gravitatoria actúa sobre los dos cuerpos implicados. La Tierra, cuya masa es mayor que la de la Luna, atrae a esta ultima mediante la fuerza de gravitación; pero la Luna también atrae a la Tierra. Suponemos que tanto Luna como Tierra se desplazan en torno de un centro común.
Aceleración causada por la gravedadLa Tierra y la Luna, atraídas mutuamente por la fuerza gravitatoria, se desplazan en torno de un centro común situado dentro de la tierra. |
Cuando la tierra atrae cierta cantidad de masa, el resultado es siempre una fuerza definida que denominamos peso. Suponiendo que esta fuerza es de un Newton; en ese caso, decimos que esa masa pesa un Newton en la superficie de la tierra. Pero no es lo mismo que la masa, la masa es la cantidad de sustancia, o sea, la cantidad de materia que contiene; el peso de un cuerpo es la fuerza que actúa sobre él a causa de la atracción gravitatoria de la tierra.
W = m (g)
Donde:W: Peso de una masa (N)
m: Masa (Kg)
g: Aceleración causada por la gravedad (9.8 m/s)
Esta atracción produce una aceleración descendente (un incremento constante en la velocidad) de todos los objetos hacia el centro de la tierra. Esta aceleración se denomina gravedad, y es la misma para todos los objetos, independientemente de su masa, en un punto dado de la superficie terrestre, si la resistencia del aire es pequeña; si esta es considerable, esta afectará a los objetos livianos más que a los pesados. La aceleración de los objetos mas livianos no será tan grande. La aceleración causada por la gravedad se denomina g, y es, aproximadamente de 9.8 metros por segundo, lo cual significa que, si un objeto de acelera hacia el centro de la tierra, viajará a 9.8 metros por segundo más rápido al cabo del primer segundo, que al comienzo de este. Se desplazará 9.8 metros por segundo más rápido al cabo del segundo segundo que al comienzo del mismo, y así sucesivamente.
Teoría general de la relatividad
Albert Einstein demostró que la ley de newton no se aplica exactamente cuando estamos tratando con velocidades que aproximan a la de la luz (300,000 km/s), revisó la teoría newtoniana en su teoría de la relatividad general, descubriendo la interacción gravitatoria como una deformación de la geometría del espacio-tiempo por efecto de la masa de los cuerpo; el espacio y el tiempo asumen un papel dinámico.
Nos dice Einstein, no existe el empuje gravitatorio; dicha fuerza es una ilusión, un efecto de la geometría. así, la tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo. Una pequeña hormiga, al caminar sobre de un papel arrugado, tendrá la sensación de que hay fuerzas misteriosas que la empujan hacia diferentes direcciones, pero lo único que existe son pliegues en el papel, su geometría.
La gravedad convencional de acuerdo a la teoría de la relatividad tiene general
mte características atractivas, mientras que la denominada energía oscura parece tener características de fuerza gravitacional repulsiva, causando la acelerada expansión del universo.
⃗ g=−G⋅M⋅mr
2⋅u⃗ r⃗ g=−G⋅M⋅mr2⋅u⃗ r⃗ g=−G⋅
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