Escrito por marimar

¿Qué es la Gravedad?

Tradicionalmente, se dice que la gravedad es la fuerza de atracción a la que está sometido todo cuerpo que se halle en las proximidades de La Tierra. No obstante, podemos señalar otras interpretaciones que iremos viendo en este artículo. Además, conoceremos qué causa la gravedad, cuál es su teoría e incluso algunas curiosidades. Viajaremos desde Aristóteles hasta Newton y analizaremos ¿qué es la Gravedad?

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 ¿Qué es la Gravedad? | Definición

La gravedad es la fuerza con la que los cuerpos se atraen. Básicamente, es la fuerza que actúa impidiendo que flotemos y manteniéndonos unidos a La Tierra. Uno de los efectos de la gravedad, es conseguir decelerar cualquier cuerpo que lancemos hacia arriba. De hecho, crea el efecto contrario cuando el objeto para y comienza su caída. En este caso, la gravedad conseguirá atraerlo hacia La Tierra a una mayor velocidad.

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Si tiramos una pelota hacia arriba está irá frenando su velocidad de subida. Lo hará gracias a la fuerza de la gravedad que atrae la pelota hacia La Tierra. Llegará un momento en el que la pelota pare y comience su descenso. Según la pelota empiece a descender, su velocidad irá incrementándose.

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Actualmente se cree que la gravedad es, en realidad, una ilusión y no una fuerza de atracción. Así lo defendía Albert Einstein en 1915. “Un efecto de la geometría. La Tierra deforma el espacio-tiempo de nuestro entorno, de manera que el propio espacio nos empuja hacia el suelo”.

Esa interpretación de la gravedad forma parte de la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Sin embargo, la interpretación clásica de la gravedad es la Ley de Gravitación Universal, originalmente formulada por Isaac Newton.

¿Qué es la Gravedad? | Primeras Teorías

Desde la antigüedad, el hombre ha buscado respuestas a dudas que mediante observación y conocimiento han ido surgiendo. Desde los albores de la historia humana, el hombre ha sabido que los objetos son atraídos hacia el suelo. Simplemente, con la observación, se llega a ese conocimiento. 

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¿Qué es la Gravedad? – Primeras Teorías | Aristóteles S.IV a.C.

En el siglo IV. a.C., el filósofo Aristóteles desarrollaba su teoría sobre la relación existente entre las causas y los efectos de esas causas. Su teoría sostiene que todo lo que ocurre, obligatoriamente, tiene una causa. Así, sostenía la existencia de una fuerza invisible que nos atrae hacia el centro del universo. Teniendo en cuenta, claro, que La Tierra era el centro del universo y todo giraba en torno a ella.

La gravedad según Aristóteles

El primer nombre que recibió esta fuerza fue Gravitas. Su teoría contenía algunos fallos como creer que existía una gravedad distinta según la masa del cuerpo. Así, dos cuerpos distintos, con masas distintas, son atraídos con distinta fuerza por la gravedad.

Por tanto, un objeto liviano como una bola de papel sufrirá una fuerza de atracción inferior que una barra de acero. Según Aristóteles, la fuerza de la gravedad será mayor. Por lo que según su teoría la gravedad no tiene un valor constante. Esta teoría se aceptó durante casi 20 siglos.

¿Qué es la Gravedad? – Primeras Teorías | Copérnico S. XVI d.C.

Copérnico provocó una verdadera reacción en la sociedad y en las ciencias del siglo XVI. El Sol era el centro del universo. Como hemos visto hasta ahora, La Tierra era el centro del universo. Una verdad aceptada y apoyada por unas creencias religiosas que dominaban todos los aspectos de la sociedad.

Copérnico no era consciente del extraordinario tamaño que el universo tenía. De hecho, se centró en el Sistema Solar, lo único que se conocía de Astronomía en aquel entonces. Esta teoría pudo enmendar el primer error que el filósofo Aristóteles había cometido.

Planisferio de Copérnico explicando el sistema heliocéntrico
Planisferio de Copérnico explicando el sistema heliocéntrico

Como ya sabemos, esta teoría molestó a una Iglesia que seguía convencida de que el hombre, creación de Dios, era el centro del universo. Si La Tierra no es el centro del universo, toda la teoría gravitatoria de Aristóteles se desmoronaría. Ahora La Tierra ya no es el centro del universo, pero seguimos pegados a ella. Es decir, La Tierra ejerce la fuerza responsable de que las cosas caigan.

5 Marzo, 1616,la Iglesia prohibe "De revolutionibus orbium coelestium" de Copérnico
5 Marzo, 1616, la Iglesia prohíbe “De revolutionibus orbium coelestium” de Copérnico

Esta teoría consiguió disipar algunas dudas y corregir algunos errores, pero planteaban nuevas incógnitas. Por ejemplo, ¿qué ocurre con otros planetas? ¿tendrán gravedad? Si el sol no gira alrededor de La Tierra, ¿por qué entonces La Tierra gira alrededor del sol?

¿Qué es la Gravedad? – Primeras Teorías | Galileo Galilei S. XVI – XVII d.C.

Galileo un hombre de vocación matemática, a pesar de los esfuerzos de su padre por que estudiara Medicina. Interesado por la caída de los cuerpos, comienza a realizar experimentos sobre la caída de objetos en planos inclinados. 

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Vivió durante muchos años en la ciudad de Pisa, donde sus experimentos comenzaron a revelar datos. Obsesionado por el movimiento pendular y el movimiento por planos inclinados, consiguió desarrollar fórmulas sobre el movimiento acelerado. Así, llegó a la conclusión de que la gravedad era una fuerza constante en todos los cuerpos, enmendando así otro de los errores de las teorías de Aristóteles.

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Se cuenta que pasaba muchísimas horas experimentado desde la Torre de Pisa. En ella, intentaba medir el tiempo que tardaba un objeto en tocar el suelo. En las iglesias, se dedicaba a hacer cálculos para medir el movimiento pendular de los incensarios

¿Qué es la Gravedad? – Primeras Teorías | Kepler S. XVI – XVII d.C.

Johannes Kepler, era un pastor protestante creyente en Dios, pero también firme seguidor de la teoría de Copérnico. Con una interpretación distinta de la creación de Dios, donde el deber del buen cristiano es intentar entender y conocer la obra de Dios, y claro el sistema solar era una obra de Dios.

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De esta manera, contribuyó a que la obra de Copérnico y Galileo, traspasaran las fronteras de la Europa Católica, y se conociera y se aceptara en la Europa Protestante. Describió como complejo sistema creado por Dios para conseguir que los planetas se mantengan girando. Entre sus obras, se encuentran las tres leyes en las que se describe, con mucha precisión, el movimiento de los planetas girando en órbitas elípticas.

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La teoría más extendida para poder dar respuesta a todas estas incógnitas, partía de la existencia de dos fuerzas de gravedad. Una que afecta a los objetos de La Tierra. Otra que parece ser una fuerza celestial que consigue que los planetas giren.

¿Qué es la Gravedad? – Primeras Teorías | Newton S. XVII – XVIII d.C.

Parecía que todo se iba aclarando, hasta que surgió una nueva pregunta de difícil respuesta. Si La Tierra atrae los objetos hacia ella, qué es lo que hace que la Luna no se precipite contra La Tierra. La respuesta era sencilla: una fuerza para La Tierra, y otra para los planetas y la Luna, como algo aislado.

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Newton como hombre de ciencias y conocimiento, le obsesionaba encontrar el motivo por el que no caía la Luna sobre La Tierra. El porqué los planetas se movían. En estas circunstancias fue cuando ocurrió la famosa caída de la manzana. Esta manzana fue el inicio de un tratado que revolucionó la ciencia: “Ley de la Gravitación Universal”.

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Con todos los estudios que tanto Copérnico, Kepler o Galileo, habían aportado, Newton tenía lo necesario para dar una explicación rigurosa. Tanto para el movimiento de los planetas, como a la fuerza que evita que la Luna se precipite. Sólo tenía que unir todos estos datos para comprobar que es la misma fuerza, la gravedad, la que hace que las manzanas caigan y que la luna no.

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Dos objetos con masas distintas, como la manzana y La Tierra, se atraen. Mientras, la fuerza de la gravedad ante masas menos dispares como puede ser la Luna y La Tierra, actúa separándolas. Convirtiendo a esta fuerza en una fuerza universal.

¿Qué es la Gravedad? | Ley de Gravitación Universal

La fuerza de atracción de la Tierra, la gravedad y la gravitación, están definidas por la Ley de la Gravedad (o Ley de Gravitación Universal).

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La Ley de la Gravedad determina que dos cuerpos con masa, sean los que sean, se atraen uno hacia el otro con una fuerza F. La fuerza con la que uno se atrae al otro es proporcional a la masa de cada uno (m1). Además, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia (r) que los separa. Ésta es la fórmula general:

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En la cual

  • m1 y m2 son las masas de los dos cuerpos
  • r es la distancia que separa sus centros de gravedad y  scriptstyle G  es la constante de gravitación universal.
  • El valor de la constante es igual a la fuerza, medida en newtons, con 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 .

Es decir, que en líneas generales, los cuerpos con mayor masa y más cercanos, ejercerán una fuerza de atracción mayor sobre los más pequeños, como sucede en el caso de las estrellas y sus planetas, o de los planetas y sus lunas.

¿Qué es la Gravedad? | Centro de gravedad

Se define al centro de gravedad como el punto de aplicación de la resultante de todas las acciones de la gravedad sobre las partículas que componen un cuerpo.

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Este punto es distinto en cada cuerpo y su posición es constante, sea el que fuere el sentido, dirección y orientación a que está sometido el cuerpo. Es como si todo el peso del cuerpo se reuniera en dicho punto.

¿Qué es la Gravedad? | Aceleración de la Gravedad

Si un cuerpo cae en dirección a La Tierra, la velocidad de caída del cuerpo va aumentando a medida que se acerca a la superficie terrestre. Se dice entonces que el movimiento del cuerpo es un movimiento acelerado. Esta acción de la gravedad recibe el nombre de aceleración de la gravedad, y su símbolo suele ser la letra g.

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Aceleración de la gravedad

La aceleración es el aumento de la velocidad en m/s en cada segundo de movimiento, es decir, metros/segundo². Mientras, la aceleración de la gravedad aumenta cuando se pasa del ecuador a los polos, un poco más del 5% de su velocidad.

La aceleración normal gn ,es decir, la aceleración a 45º de latitud norte y al nivel del mar, permite establecer la gravedad en función de una unidad de fuerza.

¿Qué es la Gravedad? | Curiosidades Sobre la Gravedad

Sabemos que la gravedad es la fuerza de atracción que ejerce La Tierra,. Pero hay muchas otras curiosidades sobre la gravedad que quizás desconozcas.

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  • ¿Cuánto pesaría en otro planeta? – La gravedad cambia dependiendo de los planetas. Estamos acostumbrados a la gravedad de La Tierra, ¿pero qué pasaría si fuéramos a otro planeta? Si es Júpiter, una persona qu 75 kg, pasará a pesar más de 160. En cambio, si ese planeta es Plutón (aunque desde el año 2006 ya no es un planeta, sino un planeta enano), esa misma persona, apenas llegaría a los 5 kilos de peso.
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  • Astronautas de regreso – Cuando los astronautas regresan del espacio, tienen que pasar un tiempo de adaptación para volver a acostumbrare a la gravedad de La Tierra. Esto sucede porque al no haber gravedad en el espacio, los músculos se entumecen y la presión sanguínea tienen que trabajar con menos intensidad.
  • Flotando voy – Por otra parte, al regresar a La Tierra, los astronautas que hayan pasado mucho tiempo en el espacio deben acostumbrarse, al volver a La Tierra, a que los objetos no flotan.
  • Fuerte y débil – La gravedad es una de las leyes más fuertes y a la vez más débiles. Por un lado, tienen gran fuerza e importancia ya que absolutamente todos los objetos de La Tierra están regidos por las leyes de la gravedad. Por otro lado, es una de las fuerzas más débiles, ya que con un simple imán electromagnético se puede atraer un objeto venciendo la fuerza de gravedad de La Tierra.
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  • Bahía de Hudson La gravedad no es igual en todos los lugares de La Tierra y puede variar según las zonas. Por ejemplo, se ha descubierto que en la Bahía de Hudson existe menos gravedad que en el resto del planeta. Los estudiosos creen que esto puede deberse a la existencia de antiguos glaciares en la zona. Estos glaciares, hace miles de años, aplastaron La Tierra, disminuyendo su masa y la gravedad.
  • Atracción, sí; repeler, no – Sí, la gravedad es una fuerza capaz de atraer los cuerpos hacia el planeta, pero no es capaz de hacer lo contrario, es decir, no puede repeler cuerpos.
  • Velocidad para escapar – ¿Cuánta velocidad es necesaria para escapar del campo de gravedad? Para escapar de la fuerza gravitaciones y lograr salir del planeta al espacio, es necesario alcanzar una velocidad mínima de 11,26 kilómetros por segundo.
  • Bolígrafos en el espacio – Como última curiosidad, citar que los bolígrafos no funcionan en la gravedad. Para solucionar esto, alguna empresa han fabricado bolígrafos especiales para el espacio. Como uno que patentó una empresa llamada Fisher Pen Company en 1965 y que, además, podía escribir bajo el agua.
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A continuación, os dejamos un vídeo de corta duración en el cual podemos ver un experimento acerca de la gravedad, que nos hará entender mejor este proceso.

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