¿Qué es la fuerza de gravedad?
La fuerza de gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, junto con el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte. La gravedad es una fuerza de atracción que actúa tanto en la Tierra como en el universo.
No es solo responsable de que los objetos se caigan al piso o de que no seamos capaces de flotar en el aire. También es la razón por la que la Luna orbita alrededor de nuestro planeta en lugar de vagar por el espacio, o de que los planetas se mantengan girando alrededor del Sol.
Pero no solo la Tierra ejerce una fuerza de gravedad: todos los objetos y seres lo hacen. Mientras más grande es el objeto, mayor es la fuerza de gravedad que posee, y viceversa.
Sin embargo, la gravedad se hace más débil con la distancia. De modo que un mismo objeto ejercerá mayor o menor gravedad sobre otro según se encuentre más lejos o cerca de este último.
La gravedad es también la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales. Basta la fuerza electromagnética generada por un imán que atrae un objeto metálico para vencer la fuerza de gravedad generada por toda la masa del planeta Tierra.
Características de la fuerza de gravedad
1- Tiene el mismo efecto en todos los objetos
En la Antigua Grecia se pensaba que los objetos más pesados caían a mayor velocidad que los ligeros. Parecía algo evidente, puesto que si se deja caer al mismo tiempo una pluma de ave y una roca mediana esta última llega mucho antes al suelo.
No fue sino hasta el siglo XVI cuando el italiano Galileo Galilei (1564-1642) demostró, por medio de experimentos científicos, que en la Tierra la fuerza de la gravedad era exactamente la misma en todos los objetos, y que si la pluma tarda mucho más en caer es solo por la resistencia mucho mayor que en ella ejerce el viento en comparación con la roca.
Si la roca y la pluma se dejaran caer al mismo tiempo en el vacío, se precipitarían a la misma velocidad.
2- La fuerza de la gravedad varía de acuerdo a la masa de los cuerpos
La gravedad no es velocidad, sino aceleración, por eso se expresa con la medida de tiempo elevada al cuadrado.
En la Tierra, esta es de 9,8 m/s². Pero en objetos más pequeños que la Tierra, como la Luna, la fuerza de gravedad es mucho menor: 1,62 m/s².
En cambio, en Júpiter, el planeta más grande del sistema solar y unas 1.000 veces mayor que la Tierra, la fuerza de gravedad es bastante más poderosa: 24,79 m/s².
3- La gravedad solo atrae, no repele
Esta es una de las características que distinguen a la gravedad entre las cuatro fuerzas fundamentales. Al contrario del electromagnetismo, que puede atraer o repeler, la gravedad es siempre una fuerza de atracción.
La Ley de gravitación universal de Newton
El mérito del gran científico inglés Isaac Newton (1643-1727) no consistió en explicar cómo opera la gravedad. Este descubrimiento corresponde a Albert Einstein, ya en el siglo XX.
El aporte de Newton consistió en darse cuenta de que la fuerza de gravedad es universal, es decir, que aquello que obliga a un balón pateado al aire a caer de nuevo a tierra es lo mismo que mantiene a la Luna orbitando alrededor de la Tierra y a esta alrededor del Sol.
La misma fuerza que se manifiesta en la sala de la casa lo hace también en las galaxias más lejanas del universo.
La fórmula
Así, pues, a Newton le bastó con observar y medir los fenómenos gravitacionales que se manifestaban a su alrededor para obtener conclusiones universales. Algunas de las más importantes son las siguientes:
1- La fuerza de atracción gravitatoria es directamente proporcional a la masa de los objetos. Es decir, mientras más grandes sean el par de objetos, se atraerán con mayor fuerza.
2- La fuerza de atracción gravitatoria es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa a los objetos. Esto quiere decir que, mientras más lejos esté un objeto de otro, la fuerza de gravedad entre ellos será más débil, sin importar la masa de los objetos.
Newton sintetizó estas conclusiones en una fórmula matemática que dio a conocer en 1687, en su libro Philosophiae naturalis principia mathematica. La fórmula dice así:
F = G (m1 ∙ m2) / r2
F: fuerza de gravedad.
G: constante de gravitación universal, que es equivalente a 6,67 x.
m1 y m2: masas de dos objetos dados.
r2: el cuadrado de la distancia entre los objetos.
De acuerdo con la fórmula de Newton, si se duplica la masa de uno de los objetos, se duplica también la fuerza de gravedad entre ellos. Si se triplica la masa del mismo objeto, se triplica en la gravedad.
Pero si se duplican las masas de los dos objetos, entonces la fuerza de atracción entre ellos se multiplica por cuatro.
Ejemplos de fuerza de gravedad
1- El suministro de agua
En muchas casas y edificios el tanque de almacenamiento de agua para el consumo cotidiano de los residentes se encuentra en la parte alta, en la azotea.
De este modo se aprovecha la fuerza de la gravedad, que hace descender el agua con la presión suficiente para que llegue a todas las salidas de agua de la edificación.
2- El bajante de la basura
En los edificios lo común es que los vecinos se deshagan de sus desechos tirándolos por el bajante. Pues la fuerza que transporta los desechos por el bajante hasta el bote donde se depositan es la gravedad.
3- La ciencia de los acueductos romanos
Los acueductos, esos extensos canales sostenidos en el aire por decenas de columnas, constituyen una de las maravillas de la ingeniería romana.
Sin embargo, su principio era muy simple: aprovechar la fuerza de gravedad como energía que pusiera en movimiento el agua desde su fuente hasta la ciudad que debía ser abastecida.
Para ello el trayecto del acueducto era cuidadosamente calculado de modo que mantuviera siempre el ángulo de inclinación necesario para mantener la corriente de agua en movimiento.
Referencias
- Clegg, B. (2021). What is gravity? A guide to nature’s most mysterious force (and what we still don’t know). Tomado de sciencefocus.com.
- Mann, A. (2020). What is gravity? Tomado de livescience.com.
- Romero, S. (2021). Cosas que no sabías sobre la gravedad. Tomado de muyinteresante.es.
- Wood, C. (2019). What Is Gravity? Tomado de space.com.