La ley de la gravitación universal, formulada por Isaac Newton, describe la interacción entre los cuerpos celestes y establece que cualquier cuerpo del universo, entendido como un punto material, atrae a todos los demás cuerpos con una fuerza directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancias. La ley de la gravitación universal introduce una de las cuatro grandes fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza gravitacional universal, también llamada fuerza gravitacional de atracción. Descubierta por Newton (en cuyo honor también se la llama ley de gravitación de Newton), es una fuerza siempre atractiva a distancia, que se ejerce entre cualquier par de cuerpos con masa situados a cierta distancia. La fórmula de la ley de la gravitación universal expresa la magnitud de la fuerza de interacción de la siguiente manera: F = | (G . m1 . m2) / r² | . r* . Conozcamos más Qué es, cómo se aplica la fórmula y cómo es el descubrimiento de Isaac Newton?.
Qué es la Ley de la Gravedad
La ley de la gravedad permite definir el porqué de la atracción de los cuerpos que estan próximos a la tierra. Esta ley, consiste en dos cuerpos con masa, sea cuál sea esta, se atraen el uno hacia el otro con un determinada fuerza. Dicha fuerza es proporcional a la masa de cada uno de estos, y es además inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
Esta es la fórmula de la gravedad en la que tenemos que definir además que «m1 y m2» serán las masas de los cuerpos, y «r2» la distancia al cuadrado que les separa. En cuanto a «G», podemos decir que es la constante de gravitación universal y que dicho valor se obtiene a partir de la fuerza, medida en newtons, con la que dos masas de 1 kg situadas a 1 m de distancia se atraen mutuamente, o sea un valor igual a 6,67 . 10-11 .
A partir de la definición de la Ley de la gravedad, podemos establecer que generalmente los cuerpos con una masa que sea mayor y que se dispongan más cerca, ejercerán una fuerza de atracción que será mayor sobre los más pequeños (por ejemplo, el movimiento de la órbita de la luna alrededor de la tierra).
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Qué es la gravitación universal
La gravitación universal es una de las leyes de la física que estudia la atracción que existe entre dos cuerpos. Uno de los momentos más importantes de la historia en cuanto a la Física es el descubrimiento de Isaac Newton con la Ley de la Gravitación Universal.
En la ley de Newton nos explica que todos los cuerpos se atraen por una fuerza que es proporcional al producto de sus masas y, además, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de sus centros. Es la fórmula que os hemos comentado en el apartado anterior.
Descubrimiento de la ley de la gravedad
Fue Isaac Newton el que elaboró esta teoría en 1865 tras mucho tiempo de estudios y pruebas matemáticas y llegando además a la conclusión de que con esta ley matemática, se pudieron resolver los fenómenos físicos más importantes del universo observable.
Newton pudo demostrar con la ley de la gravedad que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa
El descubrimiento de la ley de la gravedad pudo resolver:
- Resolver las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.
- Resolver el problema del origen de las mareas
- Probar la observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es independiente de su peso.
Ejemplo Ley de la gravedad
Si queremos ver cómo actúa la ley de la gravedad de un modo más visual, o de hecho queremos experimentar con ella, podemos probar a coger dos cuerpos que tengan el mismo peso y forma (por ejemplo dos canicas, o dos pelotas del mismo tamaño).
Sujetamos los dos objetos con una mano entre el dedo índice y el pulgar, de manera que tu palma esté hacia abajo. Con la otra mano dale un golpe fuerte a uno de ellos, tiene que ser horizontal, de tal manera que salga disparado hacia el frente.
Veremos que la otra esfera sale disparada hacia el lado, ambas caerán al suelo a la vez aunque hayan recorrido distancias distintas, una recta y la otra curva.
La explicación o conclusión que podemos sacar a este experimento estará en el hecho de que existen dos fuerzas que controlan el tiempo de caída de los cuerpos: por un lado la gravedad y por otro, la resistencia del aire. De este modo si tenemos dos objetos que son iguales y la resistencia del aire es despreciable, entonces sólo la fuerza de la gravedad influye en el tiempo que tarda en llegar al suelo, aunque una de ellas viaje un rato horizontalmente.
Qué es el Campo gravitatorio
Ahora puede que os estéis preguntando ¿qué es el campo gravitatorio? Se trata del espacio que hay entre dos cuerpos que se atraen. Todos los cuerpos tienen un campo gravitatorio, por ejemplo el planeta Tierra tiene su propio campo gravitatorio que es el espacio donde se manifiesta la gravedad terrestre.
Lo mismo ocurre con la Luna que también tiene su propio campo gravitatorio, prueba de ello es la atracción que ejerce la Luna sobre los mares, siendo capaz de originar mareas.
Puede que os planteéis ahora ¿cuál es el valor del campo gravitatorio? Hablando numéricamente es el mismo valor que el de la aceleración de la gravedad. Se representa con el vector dirigido al objeto que produce el campo, o lo que es lo mismo, tiene esta fórmula:
- G= F/m
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Cómo explicar la ley de la gravedad a niños
Explicar ciencia y la ley de la gravedad a los niños no parece una empresa fácil, sin embargo puede ser muy ameno e instructivo. No subestimemos a los niños, porque ellos son más astutos de lo que los mayores imaginamos y lo entienden casi todo con mucha facilidad.
Por ejemplo, temas de este tipo como los de ciencia y la ley de la gravedad es algo que les fascina a los pequeños, porque responden a cuestiones y hechos que vivimos en nuestro día a día y nos hace hacernos preguntas sin parar. Por ejemplo, tal vez nunca te lo hayas planteado, pero los objetos están (y nosotros también) pegados al suelo. ¿Por qué lo están en vez de flotar? La respuesta podría ser sencillamente que «porque es así», sin embargo, hay razones científicas que lo explican.
Lo mismo sería plantearse, ¿por qué cuando lanzas algo al aire cae hacia el suelo? ¿por qué no se queda flotando o va hacia arriba? O, si vamos aún más lejos, ¿por qué hay objetos que caen más rápido que otros? Pues todo esto obedece a la ley de la gravedad. Y de su existencia se da cuenta un muchacho de 23 años, llamado Newton, de la manera más extraordinaria y a la vez simple: porque se le cayó una manzana en la cabeza mientras leía debajo de un árbol. Y entonces el curioso muchacho comenzó a hacerse preguntas y a estudiar.
Un ejemplo ilustrativo son los astronautas. En el espacio, a diferencia de en la Tierra, no hay gravedad. Por eso los astronautas flotan. La gravedad no la vemos, porque es una fuerza invisible que actúa en base a un hecho y es que los cuerpos tienen masa. Esta masa está relacionada con el peso. Cuanto más pesa un objeto, más masa tiene. Y a más peso, más es atraída por la gravedad. Pero resulta, además, que el planeta en el que vivimos, es decir, la Tierra, tiene mucha gravedad y, gracias a ello, atrae hacia su base a todo cuerpo, objeto o elemento que contiene masa.
Un objeto con poca masa, o lo que es lo mismo, que pesa poco, será un objeto que tendrá poca gravedad. Los objetos con poca o nula gravedad, pueden quedarse flotando (un globo, por ejemplo). Mientras que un objeto de mucho peso, tiende a caer. Veamos esto con unos cuantos experimentos.
Experimentos con la ley de la gravedad para niños
Antes ya hemos dado un anticipo, pero volvamos a él y experimentos con la ley de la gravedad para niños con este y otros ejemplos. ¿Preparados?
Coge un globo. ¿Cuánto pesa? Muy poco, ¿cierto? Por eso puede volar, aunque como tiene algo de peso, se va al suelo si no lo tenemos lleno de helio.
Ahora lanza al aire una pelota. Esta sube, sí. Pero lo hace porque la hemos empujado hacia arriba. Sin embargo, vuelve a caer al suelo.
Coge una pluma y una piedra y lanza ambas desde la misma altura. ¿Qué es lo que sucedió? La pluma caerá muy lentamente, porque no tiene apenas peso, mientras que la piedra caerá ligera y de forma estrepitosa, porque tiene mucha masa.
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