Definición de Gravedad
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD
Las fuerzas son el resultado formas de interacción, que pueden ser por contacto o a distancia, entre dos o más cuerpos. En particular, la fuerza gravitatoria responde a una interacción a distancia, en cuyo caso se estudia en Física bajo el concepto de “campo”, específicamente, el campo gravitatorio, que es originado por la masa de los cuerpos, lo que significa que todo cuerpo con masa genera un campo gravitatorio. Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, mayor será la aceleración que produce en otros cuerpos a su alrededor. Por esta razón, cuando se habla de la gravedad, se suele pensar solo en la aceleración de la gravedad producida por la Tierra, y se ignora la que producen todos los objetos que nos rodean, incluyendo nuestro propio cuerpo y hasta el aire. Esto se debe a que la masa de la Tierra es mucho mayor que la de cualquier cuerpo sobre su superficie.
Desde el punto de vista de la Física, la gravedad se define como una aceleración que experimentan los cuerpos cuando se encuentran bajo la influencia de un campo gravitatorio, por ejemplo, en la Tierra se considera que la aceleración promedio de la gravedad es de 9.8 m/s2, aunque este valor es ligeramente diferente dependiendo de la ubicación donde se mida, ya que la Tierra no es perfectamente esférica, y en las regiones más próximas al ecuador, la gravedad será un poco menor que las zonas de los polos. Se puede concluir que la aceleración es menor cuanto más lejos se esté del centro de la Tierra.
Se ha demostrado que una persona de peso promedio puede producir una aceleración de gravedad del orden de 10-23 m/s2, lo cual es insignificante en comparación con la aceleración producida por el planeta Tierra sobre los cuerpos en su superficie, cuyo valor es aproximadamente 9.8 m/s2.
Puesto que la aceleración es una cantidad vectorial, la aceleración de la gravedad de la Tierra (y en general de cualquier cuerpo) posee dirección y sentido, además de magnitud. La dirección y sentido de la aceleración de la gravedad es el mismo que el de la fuerza gravitatoria que lo produce, la cual siempre es una fuerza de atracción dirigida hacia el centro del cuerpo, es decir, tiene dirección radial centrípeta.
Para distancias relativamente cortas, en comparación con el arco de curvatura de la Tierra, se suele simplificar el análisis de los problemas Físicos, suponiendo que el espacio de análisis del cuerpo o sistema es plano, y la gravedad se asume como un vector vertical hacia abajo.
La Luna orbita la Tierra gracias a la atracción de la gravedad, convirtiendo a la Luna en nuestro satélite natural.
La gravedad y la Física
El concepto de gravedad ha tenido un gran impacto en la Física. Uno de los principales aportes provino del científico Galileo Galilei, quien gracias a sus experimentos dejando caer objetos desde diferente altura, llegó a la conclusión de que sobre ellos actuaba una fuerza que producía en todos los objetos la misma aceleración, independientemente de su masa, y esta era la aceleración de la gravedad. Además, demostró que la diferencia del tiempo de caída de los cuerpos era debido a la resistencia del aire.
Posteriormente, el 1687, el físico Isaac Newton, publicó su famosa ley de gravitación universal, en la cual se explica la fuerza de atracción que se genera entre dos cuerpos con masa separados a una distancia. Esta ley plantea que ‘la fuerza de atracción entre dos cuerpos de masa m y M, es directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa r’. La constante de proporcionalidad de esta ley se denomina constante de gravitación universal G, y su valor en el sistema internacional de unidades es G = 6.67×10-11 N.m2/kg.
Representación de la fuerza gravitatoria de atracción que actúa sobre dos cuerpos con masa separados a una distancia r. Esta fuerza tiene la misma magnitud en ambos cuerpos pero con sentido opuesto.
La gravedad en el universo
La Tierra está lejos de ser el único cuerpo con masa en el universo, por lo tanto, la fuerza gravitatoria se manifiesta en todos los confines del universo y es la que hace posible que los planetas puedan orbitar, que la atmósfera permanezca a cierto radio de la superficie de la Tierra, es responsable de las mareas, del movimiento de la Luna y en general, proporciona respuesta a muchos fenómenos del universo.
Gracias a la fuerza gravitatoria, los planetas del sistema solar pueden orbitar alrededor del Sol, y la Luna orbita alrededor de la Tierra.
La siguiente tabla muestra los valores promedio de la aceleración de la gravedad en algunos planetas del sistema solar:
| Planeta | Aceleración de la gravedad (m/s2) |
|---|---|
| Mercurio | 3.70 |
| Venus | 8.87 |
| Tierra | 9.80 |
| Marte | 3.71 |
| Júpiter | 24.79 |
| Saturno | 10.44 |
| Urano | 8.87 |
| Neptuno | 11.15 |
Como se observa, Júpiter es el planeta del sistema solar con la mayor gravedad debido a su gran masa.
La aceleración de la gravedad en un agujero negro es tan intensa que incluso la luz queda atrapada en ellos.
Art. actualizado: Dic. 2022; sobre el original de enero, 2010.
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