Al estudiar un curso de física en la escuela, un tema importante en la sección de mecánica es la ley de la gravitación universal. En este artículo, veremos más de cerca qué es y con qué fórmula matemática se describe, y también daremos ejemplos de la fuerza de la gravedad en la vida humana cotidiana y en una escala cósmica.
Quién descubrió la ley de la gravedad
Antes de dar ejemplos de la fuerza de la gravedad, describamos brevemente a quién se atribuye su descubrimiento.
Desde la antigüedad, la gente ha observado las estrellas y los planetas y sabía que se mueven a lo largo de ciertas trayectorias. Además, cualquier persona que no tuviera conocimientos especiales entendía que por muy lejos y alto que arrojara una piedra u otro objeto, siempre caía al suelo. Pero ninguna de las personas siquiera adivinó que los procesos en la Tierra y los cuerpos celestes están controlados por la misma ley natural.
En 1687, Sir Isaac Newton publicó un trabajo científico en el que esbozaba por primera vez lasformulación de la ley de la gravitación universal. Por supuesto, Newton no llegó de forma independiente a esta formulación, que reconoció personalmente. Utilizó algunas de las ideas de sus contemporáneos (por ejemplo, la existencia de una proporcionalidad inversa al cuadrado de la distancia de la fuerza de atracción entre cuerpos), así como la experiencia experimental acumulada sobre las trayectorias de los planetas (los tres de Kepler). leyes). El genio de Newton se mostró en el hecho de que, después de analizar toda la experiencia disponible, el científico pudo formularla en forma de una teoría coherente y aplicable en la práctica.
Fórmula de gravedad
La ley de la gravitación universal se puede formular brevemente de la siguiente manera: entre todos los cuerpos del Universo existe una fuerza de atracción, que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros de masa y directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos mismos. Para dos cuerpos de masas m1 y m2, que se encuentran a una distancia r entre sí, la ley en estudio se escribirá como:
F=Gm1m2/r2.
Aquí G es la constante de gravedad.
La fuerza de atracción se puede calcular utilizando esta fórmula en todos los casos, si las distancias entre los cuerpos son lo suficientemente grandes en comparación con sus tamaños. De lo contrario, y también en condiciones de fuerte gravitación cerca de objetos espaciales masivos (estrellas de neutrones, agujeros negros), se debe utilizar la teoría de la relatividad desarrollada por Einstein. Este último considera la gravedad como el resultado de una distorsión del espacio-tiempo. En la ley clásica de Newtonla gravedad es el resultado de la interacción de los cuerpos con algún campo de energía, como campos eléctricos o magnéticos.
La manifestación de la gravedad: ejemplos de la vida cotidiana
En primer lugar, como tales ejemplos, podemos nombrar cualquier cuerpo que cae desde una cierta altura. Por ejemplo, una hoja o la famosa manzana de un árbol, una piedra que cae, gotas de lluvia, deslizamientos de montaña y deslizamientos de tierra. En todos estos casos, los cuerpos tienden al centro de nuestro planeta.
En segundo lugar, cuando un profesor pide a los alumnos que "den ejemplos de la gravedad", también deben recordar que todos los cuerpos tienen peso. Cuando el teléfono está sobre la mesa o cuando se pesa una persona en la balanza, en estos casos el cuerpo presiona sobre el soporte. El peso corporal es un vívido ejemplo de la manifestación de la fuerza de la gravedad, la cual, junto con la reacción del soporte, forma un par de fuerzas que se equilibran entre sí.
Si se utiliza la fórmula del párrafo anterior para las condiciones terrestres (sustituyendo la masa del planeta y su radio), entonces se puede obtener la siguiente expresión:
F=mg
Es lo que se usa para resolver problemas con la gravedad. Aquí g es la aceleración dada a todos los cuerpos, independientemente de su masa, en caída libre. Si no hubiera resistencia del aire, una piedra pesada y una pluma ligera caerían al mismo tiempo desde la misma altura.
Gravedad en el Universo
Todo el mundo sabe que la Tierra, junto con otros planetas, gira alrededor del Sol. A su vez, el Sol, estando enuno de los brazos de la galaxia espiral, la Vía Láctea, gira junto con cientos de millones de estrellas alrededor de su centro. Las propias galaxias también se acercan entre sí en los llamados cúmulos locales. Si retrocedemos en una escala, entonces deberíamos recordar los satélites que giran alrededor de sus planetas, los asteroides que caen sobre estos planetas o pasan volando. Todos estos casos pueden recordarse si el profesor pregunta a los alumnos: "Den ejemplos de la fuerza de la gravedad".
Tenga en cuenta que en las últimas décadas se ha cuestionado la cuestión de la fuerza principal a escala cósmica. En el espacio local, es sin duda la fuerza de la gravedad. Sin embargo, considerando el problema a nivel de la galaxia, entra en juego otra fuerza aún desconocida, asociada con la materia oscura. Este último se manifiesta como antigravedad.
