La gravedad, también llamada gravitación, es una fuerza de atracción que determina el peso existente en un cuerpo, es decir, su masa.
La gravedad, también llamada gravitación, se clasifica como la fuerza de atracción que se ejerce sobre cuerpos u objetos en reposo, siendo una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Isaac Newton fue el primero en exponer estudios sobre la gravitación, creando la Ley de la Gravitación Universal . Posteriormente, fue el turno de Einstein de incrementar sus estudios, proponiendo la Teoría General de la Relatividad .
Básicamente, Newton llegó a la conclusión de que, así como la Tierra atrae cuerpos con masa, de la misma manera los cuerpos con menor masa también atraen a la Tierra, pero en menor medida.
La Tierra, por ejemplo, es atraída por el Sol , ya que la masa del Sol es infinitamente mayor. Así, la atracción mutua entre los cuerpos depende enteramente de su masa.
¿Qué es la gravedad?
La gravedad forma parte del conjunto de fuerzas fundamentales que existen en la naturaleza. Las otras fuerzas son: fuerza electromagnética , fuerza débil y fuerza fuerte.
En resumen, la gravedad determina el peso existente en un cuerpo , es decir, la masa. Por tanto, lo que hace que los objetos tengan peso es la fuerza de gravedad que, en la Tierra, se expresa en 9,8 m/s 2 .
El primero en desarrollar ideas sobre la gravitación fue el físico Isaac Newton, en 1666. El físico inició sus estudios tras observar que una manzana caía de un árbol sin ejercer ninguna velocidad inicial .
Así, Newton concluyó que la Tierra tenía una fuerza de atracción que atraía los objetos hacia el centro. La misma idea de atracción aplicada a la observación en el Sistema Solar – donde la Tierra atrae a la Luna que permanece en órbita alrededor del Planeta.
Asimismo, el Sol atrae a la Tierra, ya que su masa es infinitamente mayor. Con esto, el físico se dio cuenta de que, para que hubiera interacción mutua entre los cuerpos, la masa era el principal determinante de la gravitación .
Por lo tanto, cuanto mayor es la masa que tiene un objeto, en consecuencia, mayor es la gravedad que se ejerce sobre él.
Leyes de Newton
Los estudios sobre la gravedad llevaron a Newton a desarrollar tres teorías principales, llamadas Leyes de Newton.
El primero de ellos determina que, si no hay fuerza sobre un cuerpo en reposo, el movimiento es nulo, es decir, el cuerpo en reposo permanece en reposo sin la acción del movimiento.
La Segunda Ley de Newton, también conocida como el Principio Fundamental de la Dinámica , dice que la fuerza que actúa sobre un objeto dado es igual al resultado de la masa por la aceleración.
Por último, también llamada Ley de Acción y Reacción , la Tercera Ley de Newton determina que la fuerza que un objeto ejerce sobre otro objeto será la misma cuando en dirección opuesta.
Es decir, el objeto 1 ejerce una fuerza sobre el objeto 2 que, en consecuencia, ejercerá la misma fuerza opuesta sobre el objeto 1. Por tanto, no hay equilibrio de fuerzas, ya que la acción se produce sobre cuerpos diferentes.
Ley de la Gravitación Universal
El fundamento principal de la Ley desarrollada por Newton es que las partículas de materia tienen suficiente fuerza para atraerse entre sí.
En el caso del ejemplo de la manzana, de la misma manera que la Tierra atrae a la fruta, la manzana también tiene una fuerza de atracción en relación a la Tierra.
De esta forma, el físico llegó a la conclusión de que la fuerza gravitacional solo es posible gracias a la masa que tiene el cuerpo. Por ejemplo, la Luna gira alrededor de la Tierra porque la masa del planeta es mayor.
La Tierra gira alrededor del Sol porque la masa de la estrella es mayor y, por tanto, el Planeta es atraído por la estrella , que ejerce una mayor fuerza de atracción.
Aceleración y gravitación
Durante los estudios de Isaac Newton, el físico demostró que la aceleración y la gravitación no eran lo mismo.
Además, la aceleración de la gravedad está relacionada con la fuerza gravitacional. Es decir, la fuerza que se ejerce sobre los cuerpos. En la Tierra, el valor de la aceleración se expresa en 9,80 m/s² .
A pesar de ser conceptos distintos, la aceleración y la gravedad dependen de un factor común: la masa.
Albert Einstein fue el responsable de la conclusión, demostrando que ambos conceptos forman parte de una misma fuerza y que dependen de una variable común.
En este sentido, se establecieron dos conceptos respecto a la masa: masa inercial y masa gravitacional . En este caso, la masa inercial representa la tendencia del cuerpo a conservar un movimiento rectilíneo y uniforme .
La masa gravitacional se encarga de medir la intensidad de la acción de un objeto, sobre la atracción gravitatoria, sobre otro objeto. Es decir, representa la característica de atracción entre dos objetos.
Así, la gravitación y la aceleración tienen una relación de proporción, donde la cantidad de masa determina la energía que necesita el cuerpo para moverse o no.
Gravedad en la Luna
Al igual que ocurre con la gravedad de los planetas, donde a mayor masa mayor es la gravedad ejercida, en la Luna la gravedad también se expresa en masa.
En el caso de la Luna, la fuerza de gravedad que ejerce es mucho menor en comparación con el Planeta Tierra. Esto se debe a que la Luna es más pequeña que el Planeta, por lo que los cuerpos son atraídos a la superficie lunar con menos fuerza gravitacional.
Un dato interesante es que la fuerza gravitacional del Sol y la Luna, combinada con fenómenos como el movimiento de rotación , produce cambios en los mares y océanos , alterando la cantidad de mareas.
En el caso de las mareas, la alteración provocada por la acción gravitatoria del Sol y la Luna se denomina marea astronómica. Es decir, las mareas son fenómenos que ocurren de manera diferente en diferentes partes del planeta.
El movimiento de las mareas
En Brasil, por ejemplo, la marea siempre sube dos veces al día y se vacía dos veces, debido a la gravedad. Sin embargo, el número de veces que sube o baja la marea varía de un lugar a otro.
Es decir, en lugares donde la latitud supera los 50 grados Norte y Sur, la marea se inicia y sube sólo una vez al día. En otros lugares, la marea también depende de la época del mes y de las estaciones , por ejemplo.
Así, los puntos donde la marea alcanza sus picos más altos se denominan pleamar. Los puntos más bajos se llaman marea baja. Por tanto, el término que diferencia ambos conceptos se conoce como amplitud de marea.
Gravedad para Mecánica
La definición de gravedad para la Mecánica representa la fuerza de atracción que existe entre dos cuerpos, teniendo en cuenta el espacio y presencia de los cuerpos en la superficie.
Así, según la Ley de la Gravitación Universal, la gravedad en Mecánica se representa mediante la siguiente fórmula:
Dónde:
- F g = Fuerza de interacción gravitacional (N);
- G = Constante gravitatoria universal (G = 6,67 x 10 – 11 Nm 2 /kg 2 );
- M = Masa del cuerpo más grande (kg) / m = Masa del cuerpo más pequeño (kg);
- d = Distancia entre los cuerpos (m).
Es decir, Newton concluyó que la fuerza de atracción está determinada por el peso que tiene cada cuerpo.
En este caso, la fuerza de atracción es mutua, donde tanto la Tierra atrae a los cuerpos como los cuerpos atraen a la Tierra.
Sin embargo, la interacción entre el cuerpo y la Tierra no es perceptible porque el Planeta tiene una masa mayor que los cuerpos que están en la superficie de la Tierra.
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