Fuerza de gravedad

Se conoce como fuerza de gravedad o gravedad al fenómeno natural por el cual los objetos que poseen masa se atraen entre sí. Dicha fuerza de atracción es proporcional a la masa de los cuerpos y a la distancia entre ellos. Por eso, a medida que los cuerpos estén más cerca y tengan mayor volumen, se atraerán con mayor intensidad.

Otra definición hace referencia a que se trata de la fuerza que cualquier cuerpo celeste o astro que se encuentre en el universo puede ejercer sobre los objetos cercanos a él.  A este principio se le denomina como interacción gravitatoria.

En este sentido, la fuerza de gravedad que la Tierra ejerce para atraer las cosas a su centro, es igual a la que los planetas  y los astros usan para mantenerse orbitando alrededor del Sol. Asimismo, es una fuerza que se conserva por enormes distancias a diferencia de otras interacciones universales como el magnetismo.

Cuando se mide la fuerza de gravedad, se emplean unidades de peso como el Newton (N), puesto que se trata de una aceleración de atracción. El Sistema Internacional de Unidades estableció que la gravedad estándar en el planeta Tierra es de 9,80665 m/s².

Descubrimiento

La fuerza de gravedad ha estado presente desde siempre en la naturaleza, de hecho, es una de las cuatro interacciones fundamentales en las partículas.

No obstante, fue Isaac Newton, en el año 1687, quien, basándose en los estudios realizados en el siglo XVI por Galileo Galilei, postuló la Teoría de la Gravitación Universal.

En ella, Newton plantea que la Tierra tiene una fuerza natural que hace que los objetos caigan hacia ella con una aceleración constante. Dicha fuerza es la misma que mantiene a las estrellas y a los planetas atraídos y suspendidos en el universo.

Posteriormente, Albert Einstein expone su Teoría de la Relatividad, en la cual explica que la gravedad es un efecto sobre el espacio-tiempo que ocupa una masa. Los trabajos de Einstein dan paso a nuevas posturas sobre el tema, por lo que surgen las posiciones relativistas.

Distintos enfoques

Los distintos estudios sobre la gravedad han sido un gran paso en la historia de las ciencias humanas universales. Hoy en día, este fenómeno se estudia desde diversas posturas, como el enfoque mecánico y el relativista.

Desde el punto de vista mecánico clásico, el cálculo de la fuerza de gravedad implica la masa, distancia y aceleración de los cuerpos que se atraen entre sí. También plantea que por más lejos que se encuentren los cuerpos, siempre experimentarán esta fuerza.

Para la teoría de la relatividad, se trata de una fuerza que aparece por la relación espacio-tiempo que tienen los distintos cuerpos.

Ley de gravitación

La Ley de Gravitación Universal se publicó en el año 1687, específicamente en el libro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, que recopilaba las investigaciones del matemático Isaac Newton.

El principio de esta ley es que una partícula con una masa M1 ejerce una fuerza sobre una partícula con masa M2. Ahora bien, la fuerza de M1 sobre M2 es directamente proporcional al producto de estas masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que existe entre ambos cuerpos.

También, establece que esa fuerza se encuentra en un único centro de gravedad, lo que reduce considerablemente la complejidad del fenómeno. Igualmente, que mientras más grandes y cercanos sean los cuerpos, con mayor fuerza se atraerán.

Fórmula de la gravedad

Según la Ley de Gravitación Universal, para calcular la gravedad se utiliza la siguiente fórmula:

En donde:

• F: fuerza de gravedad.
• G:es la constante universal de la gravedad y equivale a:
• m1 y m2: se refiere a la masa de los cuerpos.
• d: es la distancia que separa a los cuerpos, elevada al cuadrado.

Cabe destacar que la fuerza de gravedad es la razón por la que los cuerpos no flotan libremente. Eso sí, no es igual el peso de un mismo cuerpo en cada planeta, ya que para calcularlo la masa de los planetas varía de uno a otro.

Por otra parte, existe una diferencia entre la aceleración de gravedad “g” y la constante de gravitación universal “G”. La constante “g” depende de la masa de los cuerpos y de su aceleración, por lo cual es una unidad de fuerza como el peso. En la Tierra, la aceleración de la gravedad es de unos 9,80665 m/s².

La constante gravitatoria “G” es la que determina la fuerza de atracción de la gravedad entre las partículas o cuerpos del universo y no es una unidad de fuerza.

Centro de gravedad

Se considera centro de gravedad o punto de equilibrio, al punto imaginario de un cuerpo u objeto en el cual se ejerce la fuerza de la gravedad. Es decir, es el punto en el que recae o se realiza el peso.

De acuerdo al tipo de cuerpo, existen distintos centros de gravedad. Por ejemplo, en una esfera hueca, el punto de equilibrio está en el centro de la misma, lo cual no necesariamente pertenece al cuerpo físico.

En consecuencia, la ubicación del centro de gravedad tiene que ver con la forma del cuerpo y con la distribución de su masa total. Unido a eso, el centro de gravedad tiene ciertas propiedades asociadas, como las siguientes:

• Se ubica bien sea adentro o afuera de un cuerpo.
• No varía por la posición de los cuerpos, pero sí está condicionado por su forma geométrica.
• La fuerza que se aplica en el centro de gravedad puede anularse con una contra fuerza contraria para permanecer en equilibrio.

Ejemplos

Estos son algunos de los ejemplos más usuales de la fuerza de gravedad:

• Permanecer de pie: el simple acto de que los animales y las personas puedan estar de pie y en equilibrio, es gracias a la fuerza de gravedad que se encarga de atraer, tal como si se tratará de un imán, a los objetos hacia su centro.
• Lanzar una pelota hacia arriba: otro ejemplo simple de la fuerza de gravedad es el acto de lanzar una pelota hacia el cielo. Este objeto empezará a subir hasta cierto punto, luego, va a descender con una aceleración constante hasta caer nuevamente al suelo.
• Los frutos que caen de los árboles: lo más usual es que los frutos caigan del árbol hacia el suelo. Este fenómeno ocurre porque son atraídos por la gravedad.
• El aterrizaje de los aviones: todas las aeronaves tienen un punto de equilibrio en donde se compensa el vacío. Por eso, al momento de aterrizar, la gravedad se equilibra con la fuerza de sustentación.
• El peso de los cuerpos: esta medida no es más que la masa multiplicada por la aceleración de la gravedad.

Referencias

1. Arbeláez, C. (20008). La gravedad: ¿causa o efecto? Disponible en: https://www.researchgate.net/profile/Claudia-Hernandez-48/publication/342110633_LA_GRAVEDAD_CAUSA_O_EFECTO/links/5ee2af0b458515814a5811b0/LA-GRAVEDAD-CAUSA-O-EFECTO.pdf
2. Strathern, P. (2014). Newton y la gravedad. Siglo XXI de España Editores. Disponible en: https://books.google.co.ve/books?hl=es&lr=&id=5jG9AwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PT3&dq=la+fuerza+de+gravedad&ots=GVLOjZ3c0g&sig=RilWAwLY0zlJqO20Oyh7HmMiEkc#v=onepage&q=la%20fuerza%20de%20gravedad&f=false