Comprendiendo la aceleración de la gravedad todo lo que debes saber

La fuerza de gravedad es un fenómeno natural que se produce cuando objetos y campos de materia con masa o energía son atraídos mutuamente. Este efecto es especialmente evidente en la interacción entre planetas, galaxias y otros elementos del universo. Se trata de una de las cuatro fuerzas fundamentales que generan la atracción que experimentan los cuerpos físicos en cercanía de un objeto astronómico. También se conoce como interacción gravitatoria o gravitación. Aunque en el pasado se la ha denominado fuerza de gravedad, en la actualidad la comunidad científica concuerda en que esta denominación resulta errónea.

Newton y la gravedad

Las investigaciones de Isaac Newton, matemático y físico inglés, cambiaron para siempre nuestra comprensión del universo. Su famosa ley de la gravitación universal demostró que la fuerza que mantiene a los objetos en la tierra es la misma que hace que los planetas orbiten alrededor del sol.

Según la ley de la gravitación universal, la fuerza de atracción gravitacional entre dos cuerpos es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Además, las leyes del movimiento, también conocidas como leyes de Newton, son fundamentales en la física clásica ya que describen cómo se mueven los cuerpos y qué fuerzas actúan sobre ellos.

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El peso, tal como se entiende en términos físicos, es el resultado de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto debido a la atracción de la Tierra. A diferencia de la masa, que es una medida constante, el peso varía en función de la distancia entre el objeto y la Tierra. Es precisamente esta confusión entre peso y masa lo que conlleva a equívocos, ya que siempre se miden en la misma distancia de la Tierra, lo que hace que las variaciones en el campo gravitatorio no sean relevantes.

Evolución de la teoría gravitatoriaeditar

En términos de Física, el pensador griego antiguo Aristóteles afirmaba que los objetos caen a una velocidad proporcional a su peso y a la inversa de la densidad del fluido en el que se encuentran.[2]​ Este concepto es aplicable a objetos que se mueven en el aire o en el agua en el campo gravitatorio de la Tierra (conocido como Física aristotélica).[3]​

Sin embargo, Estratón de Lámpsaco (c. 335 - c. 269 a. C.), también conocido como el peripatético, cuestionó la idea de los "lugares naturales" de Aristóteles y la reemplazó por una perspectiva mecánica en la que los objetos no adquieren peso al caer, sino que su impacto se debe a un aumento de velocidad.[4]​[5]​ Por otro lado, Epicuro (c. 341 - 270 a. C.) consideraba el peso como una propiedad intrínseca de los átomos que afecta su movimiento.[6]​

En la antigua Grecia, el astrónomo Aristarco de Samos (c. 310 a. C. - c. 230 a. C.) planteó una teoría sobre la traslación de la Tierra alrededor del Sol en una cosmología heliocéntrica.[7]​ Siguiendo sus pasos, Seleuco de Seleucia (c. 190 a. C., fl. c. 150 a. C.), fiel seguidor de Aristarco,[8]​ estableció una correlación entre la amplitud de las mareas y las fases de la Luna[9]​ (consultar Campo gravitatorio de la Luna).

Fundamentos de la Mecánica Clásica La Fuerza de Gravedad según la Ley de Newton

En pocas palabras, esta ley establece que la gravedad es siempre atractiva y su fuerza depende de la masa y la distancia entre los objetos. Además, señala que en el caso de cuerpos homogéneos, el centro de gravedad es igual al centro de masas. Cabe destacar que esta teoría tiene un alcance teórico infinito, es decir, no hay límites en cuanto a la distancia para que se produzca su efecto. Sin embargo, a medida que aumenta la distancia entre los objetos, la fuerza gravitatoria disminuye en intensidad. Es importante mencionar que Newton postuló que la gravedad es una acción a distancia, lo que implica que no requiere contacto físico entre los cuerpos para ejercer su efecto.

Introduccióneditar

La aceleración de la gravedad es una constante fundamental en la física, representada por la letra G. Esta constante se calcula mediante la fórmula G = M/R², donde M es la masa del planeta y R es su radio. Además, para determinar su dirección, se utiliza el vector unitario u→r que apunta hacia el centro del planeta.

En términos simples, la gravedad es la fuerza que atrae a los objetos hacia el centro de un cuerpo celeste. En el caso de un planeta, esta fuerza es máxima en su superficie y disminuye aproximadamente de forma parabólica a medida que nos alejamos de ella. De igual manera, linealmente se reduce al profundizar en su interior.

Visualizando la aceleración gravitatoria a través de la geometría

Fig. 3: Gráfica de la aceleración debida a la gravedad en función de la distancia r, donde se observa una relación lineal hasta llegar al radio de la Tierra, y a partir de ahí una curva parabólica.

La fuerza de gravedad ejerce una aceleración proporcional a la distancia r, siendo esta relación lineal hasta alcanzar la superficie terrestre. Sin embargo, una vez superada esta distancia, la relación se convierte en una curva cuadrática, tal y como habíamos establecido previamente.

Podemos visualizar esta relación de forma geométrica en el gráfico anterior: a medida que la distancia r aumenta, la aceleración g también crece, llegando a su valor máximo cuando r es igual a R, que representa el radio de la Tierra. Sin embargo, cuando nos alejamos de la superficie terrestre, la fuerza de gravedad disminuye siguiendo la proporcionalidad:

g es inversamente proporcional a r al cuadrado: g ∝ 1/r²

Comprendiendo la definición de la aceleración gravitatoria

La aceleración de la gravedad es una fuerza fundamental de la naturaleza que varía según la ubicación en nuestro planeta. A mayor latitud, mayor aceleración. Esta fuerza es la responsable del movimiento de los objetos en caída libre, los cuales están sujetos a una aceleración constante de 9,8m/s².

Por otro lado, cuando lanzamos un cuerpo hacia arriba, experimenta una aceleración negativa de -9,8m/s². Esto explica por qué los objetos disminuyen su velocidad al ascender en el aire. En pocas palabras, la aceleración de la gravedad afecta el movimiento de todos los cuerpos en el espacio.

Fuerza de la gravedad

La ley de gravitación de Newton establece que la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto es equivalente a su masa multiplicada por la aceleración de la gravedad, representada por la fórmula (F=mcdot g). Generalmente, (g) se utiliza para denotar la aceleración de la gravedad, que es un parámetro influenciado por la masa y el radio del objeto masivo que genera el campo gravitacional.

La aceleración de la gravedad puede ser expresada en términos de parámetros como el radio y la masa de un objeto masivo. El peso de un objeto bajo la influencia de la gravedad de la Tierra es la fuerza a la que está sometido. Sin embargo, debido a la dependencia de (g), el peso de un objeto varía según su ubicación geográfica. Aunque se suele tomar un valor constante cerca de la superficie terrestre, la aceleración de la gravedad cambia en base a la distancia al objeto masivo.

Por ejemplo, aunque la diferencia no es significativa en comparación con el peso total, un objeto con una cierta masa tendrá un peso mayor a nivel del mar que en la cima de una montaña. Esto se debe a que la aceleración de la gravedad (g) disminuye ligeramente a medida que nos alejamos del centro de la Tierra.

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