Gravedad
La gravedad es la fuerza de atracción mutua que
experimentan dos objetos con masa. Se trata de una de las cuatro fuerzas fundamentales observadas hasta el momento y está
presente de manera cotidiana, bajo el nombre de peso.
La interacción gravitatoria es la responsable
de los movimientos a gran escala en todo el Universo, ya que es la que hace que los planetas sigan órbitas predeterminadas
alrededor del Sol. Isaac Newton fue la primera persona en darse cuenta de que la fuerza que hace que los objetos caigan con
aceleración constante en la Tierra y la fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas era la misma, y a él
se debe la primera teoría general de la gravitación, expuesta en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
Ley de la Gravitación Universal de Newton
La Ley de la
Gravitación Universal de Newton establece que la fuerza de atracción mutua entre dos objetos con masa es directamente proporcional
al producto de las masas de cada uno, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa:
donde G es la Constante de gravitación universal, siendo su valor
6,67 × 10-11 Nm²/kg²
Aceleración de la gravedad
Según las leyes de Newton, toda fuerza ejercida
sobre un cuerpo imprime a éste una aceleración. En presencia de un campo gravitatorio todo cuerpo se ve sometido a la fuerza
de la gravedad, y la aceleración que esta fuerza imprime se conoce como aceleración de la gravedad y se representa por la
letra g. De este modo, todo cuerpo que se somete a la libre influencia del campo gravitatorio (es decir, sin otras fuerzas
que interfieran, como el rozamiento) caerá con velocidad creciente.
El valor de g depende de la fuerza gravitatoria
en cada punto del campo, y coincide con la intensidad del campo gravitatorio en dicho punto. En la superficie de la Tierra
g tiene un valor de 9,8 m/seg2. Este valor de g es considerado como el valor de referencia, y así se habla de naves o vehículos
que aceleran a varios g. En virtud del principio de equivalencia, un cuerpo bajo una aceleración dada sufre los mismos efectos
que si estuviese sometido a un campo gravitatorio cuya aceleración gravitatoria fuese la misma.
Antes de Galileo Galilei se creía que un cuerpo
pesado cae más de prisa que otro de menos peso. Según cuenta una leyenda, Galileo subió a la Torre inclinada de Pisa y arrojó
dos objetos de masa diferente para demostrar que el tiempo de caída libre era, virtualmente, el mismo para ambos. En realidad
se cree hacía rodar cuerpos en planos inclinados y así medía de forma más precisa la aceleración.
Variación
de la gravedad en la Tierra
La gravedad es máxima en la superficie. Disminuye
al alejarse del planeta, por aumentar la distancia r entre las masas implicadas. Sin embargo, también disminuye al adentrarse
en el interior de la Tierra, ya que cada vez una porción mayor de planeta queda por "encima", y cada vez es menos la masa
que queda por "debajo". En el centro de la Tierra, hay una enorme presión por el peso de todo el planeta, pero la gravedad
es nula, como en el espacio exterior.
Así mismo aumenta con la latitud debido a dos
efectos. El achatamiento de la tierra en los polos hace que la distancia r se reduzca a medida que nos acercamos a ellos.
Además la velocidad de rotación terrestre genera una aceleración centrífuga que es máxima en el ecuador y nula en los polos.
Los valores de g en el ecuador y en los polos son respectivamente:
gec
= 9,7303 m/s²
gpolo
= 9,8322 m/s²
