tema.efectos de las fuerzas en la tierra y en el universo

Atracción gravitacional

La atracción gravitatoria es la consecuencia de la interacción de dos masas en una distancia específica. Las grandes masas producen un efecto gravitatorio sobre las pequeñas, es así como un cuerpo celeste como el sol, es capaz de atraer y mantener con la ayuda de la fuerza de la inercia a los cuerpos celestes que tengan menor masa en un cierto radio de distancia

 

Interacción gravitatoria

Para explicar la naturaleza de los movimientos celestes y planetarios, el científico y pensador inglés Isaac Newton (1642-1727) estableció que todos los cuerpos materiales dotados de masa se ejercen mutuamente fuerzas de atracción debidas a un fenómeno conocido como interacción gravitatoria.

Las fuerzas gravitatorias, que se ejercen por ejemplo el Sol y la Tierra, se caracterizan porque:

·         La dirección de la fuerza es la de la recta que une los dos cuerpos afectados, el que la crea y el que la recibe.

·         El sentido de la fuerza se dirige hacia la masa que crea la interacción gravitatoria.

·         El módulo es directamente proporcional a las masas que intervienen en la interacción gravitatoria e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

·         Las fuerzas debidas a la interacción gravitatoria son siempre atractivas.

Fuerzas gravitatorias mutuas ejercidas entre dos cargas puntuales.

 

Representación grafica de la atracción gravitacional

La fuerza gravitacional es siempre atractiva. La fuerza que siente un satélite en orbita terrestre apunta siempre hacia el centro de gravedad de la Tierra. Decimos así que ésta es una “fuerza central”.
Notemos que la trayectoria de un cuerpo en el campo de una fuerza central es una elipse (o una hipérbola). La caída libre vertical corresponde simplemente a un caso particular que se observa cuando dejamos caer un cuerpo con velocidad inicial nula.

Relación con caída libre y peso

La gravitación se debe al campo gravitacional, que es un gradiente de energía potencial.
Como todo campo es radial y su intensidad es mayor cerca del centro.
La caída libre es el desplazamiento de un objeto que está dentro del campo hacia el centro.
El peso de los objetos se debe a la aceleración con que el campo gravitacional jala al objeto, y disminuye conforme se aleja del centro.

Ojo, peso no es lo mismo que masa, masa es lo que mides en una báscula o balanza y siempre es constante, mientras que el peso depende de la masa y de la aceleración gravitacional, esto lo convierte en un fuerza.

Ley de superposición del campo gravitatorio

La interacción gravitatoria, descrita por la ley de gravitación universal de Newton, verifica la ley de superposición de fuerzas. Así, dadas tres masas puntuales m₁, m₂ y m₃, la fuerza gravitatoria conjunta que ejercen las dos primeras sobre la tercera es igual a la suma vectorial de la fuerza que ejercería la primera sobre la tercera si la segunda no estuviera presente más la que induciría la segunda sobre la tercera si no existiera la primera masa. Es decir:

Sería posible escribir ecuaciones similares para cualquier otra combinación de las fuerzas y las masas intervinientes.

Suma gráfica de fuerzas gravitatorias.

Ley de la gravitación universal

Basándose en los trabajos realizados por Kepler sobre los movimientos planetarios (ver t20), Isaac Newton expresó la naturaleza de las interacciones gravitatorias en una fórmula que indica el valor de la fuerza que engendran dichas interacciones:

En esta expresión, conocida como ley de la gravitación universal, F es la fuerza gravitatoria, m1 y m2 las masas que intervienen en la interacción gravitatoria, r la distancia que las separa y G un factor de proporcionalidad conocido como constante de gravitación universal y cuyo valor en el Sistema Internacional es 6,67 · 10^-11 N·m²/kg².