Definición de fuerza de gravedad

Fuerza de gravedad es el nombre que recibe la fuerza de atracción que, desde un planeta o cuerpo con masa, se ejerce sobre los cuerpos con masa que se ubican dentro de su campo gravitacional.

Gracias a ella, los cuerpos de todo el universo pueden mantenerse en movimiento constante; además, es el motivo por el cual todos los cuerpos caen hacia abajo.

Este concepto surge de dos términos: por una parte, fuerza, del latín fortia, en relación con la idea de la capacidad con la que es posible mover algo que ejerce resistencia. Por otra parte, el concepto de gravedad tiene su origen en el latín gravitas, que significa peso.

Ley de gravitación universal de Newton.

Las leyes físicas que describen cómo funciona la gravedad, y cómo es posible calcularla, no fueron formuladas sino hasta fines del siglo XVII. 

Hasta ese entonces, se concebía este fenómeno como una tendencia general de los objetos a regresar a su posición original (de acuerdo con Aristóteles). También, había sido analizado como el resultado de que la Tierra, como centro del universo en aquel entonces, atraía a los objetos ya que era el eje de todo. 

Muchos siglos después, y de acuerdo con lo que se conoce en la creencia popular, Isaac Newton (1642-1727), físico y científico inglés, se encontraba sentado debajo de un árbol, reflexionando, cuando una manzana cayó sobre su cabeza. 

Newton era un catedrático en Cambridge, interesado desde su juventud en los fenómenos mecánicos, en la ciencia y las matemáticas, en las que hizo aportes significativos como el cálculo diferencial y el cálculo integral. 

El evento con la manzana, sobre el cual no hay registros fehacientes de que haya tenido lugar, permite, sin embargo, llegar a la conclusión de que hay fuerzas, o una fuerza, que actúa sobre un cuerpo y que lo lleva a descender hacia la Tierra. 

Las tres leyes.

Esta tendencia de los cuerpos a caer se contempla como una general, universal, y además se suma a la inercia de los cuerpos. La inercia, primera ley de Newton, propone que un cuerpo permanecerá siempre en un movimiento recto, con velocidad constante, hasta que otro cuerpo ejerza fuerza contra él.

La segunda ley de Newton es que la fuerza que se aplica sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquirirá en su recorrido. Esto se traduce en la siguiente fórmula:

F = m.a

Esto significa que la fuerza neta (F) es igual a la masa, manifestada en kilos (m) por la aceleración, que se expresa en m/s (a). 

La tercera ley de Newton es también conocida como el principio de acción y reacción. Esta indica que toda fuerza ejercida sobre un cuerpo generará una reacción idéntica en sentido opuesto. Esto se percibe como una resistencia, por ejemplo, al empujar un objeto pesado.

Einstein y la teoría de la relatividad general .

Hacia principios del siglo XX, Albert Einstein (1879-1955), físico y científico alemán, trabajó sobre una serie de postulados gracias a los cuales logra reconciliar dos teorías hasta ese momento consideradas incompatibles.

Estas dos teorías son la mecánica newtoniana y la teoría del electromagnetismo.

Hacia 1905, publicó diferentes trabajos gracias a los cuales revoluciona la física. Todos ellos versaban sobre la mecánica clásica, la termodinámica y el electromagnetismo, entre otros. 

Con uno de estos estudios, conocido como el estudio sobre la relatividad especial, deja en evidencia que el tiempo, considerado hasta ese entonces una constante, era únicamente una variable: otra nueva variable que el autor introduce es el espacio. 

Dicho de otro modo, permitió que se comprenda que el tiempo varía o depende de la velocidad.

Por otra parte, hacia 1915 publica otra de sus teorías: la teoría general de la relatividad. Con ella, no solo es posible comprender cómo sucede el movimiento de cuerpos celestes como los planetas sino, también, la razón de la existencia de la fuerza de gravedad.

Desde Newton en adelante, la noción de fuerza de gravedad era comprendida como un conjunto de fuerzas que se transmitían desde la distancia. Con su teoría, Einstein propone que, en realidad, no depende de esa fuerza ejercida a distancia sino a una curva que se produce en el espacio-tiempo. 

Para explicar esto, se señala que, en todo el Universo, la única constante es la luz, que siempre se mueve (aún en el vacío) a 300.000 km/s. Todos los demás fenómenos pueden variar su movimiento, porque todo es relativo, excepto la velocidad de la luz.

Aquí se introduce otro punto, que el autor ya había señalado hacia 1905: el tiempo tampoco es absoluto. Su percepción depende de la velocidad a la que un cuerpo se mueve mientras lo percibe, y lo que ocurra con el campo gravitacional que rodea a ese cuerpo. 

Finalmente, el autor señala que no habitamos tres dimensiones (ancho, alto, profundidad), sino cuatro, pues se suma el espacio-tiempo. En función de esta cuarta dimensión, es posible comprender la gravedad: es un resultado de la curvatura del espacio tiempo por la materia que contiene dentro de sí y, por tal curva, la materia se comporta en función de la gravedad.

Fenómenos astronómicos y gravitación.

A continuación, veamos algunos fenómenos y cómo la gravedad interviene en ellos.

En primer lugar, las órbitas planetarias: el Sol funciona, aquí, como eje del movimiento de los planetas a su alrededor. No importa si la órbita es circular o si es elíptica: siempre los planetas son atraídos hacia él. 

Cabe destacar, además, que la gravedad hace que estos movimientos alrededor del Sol se mantengan constantes.

En segundo lugar, encontramos las mareas: su existencia depende de la gravedad. 

Esto sucede debido al fenómeno denominado fuerza de marea: la gravedad acciona sobre las diferentes masas de agua de la Tierra y, además de la rotación de esta y los vientos, genera las fuerzas que hace que las corrientes oceánicas se muevan. 

Finalmente, un último fenómeno para considerar es el denominado efecto Coriolis. Este permite comprender cómo la rotación terrestre modifica el curso de los vientos y, por ende, las corrientes marinas. Además, por efecto de la fuerza de gravedad no percibimos esta rotación constante a la que está sometida la Tierra.

Los cuerpos celestes y la gravedad.

Podemos considerar, además, los efectos de la gravedad sobre ciertos cuerpos celestes; un ejemplo son las estrellas. 

Una estrella puede definirse como un astro gigante, que se compone fundamentalmente por hidrógeno y helio, que genera luz y también calor. Son observables desde la Tierra, aunque se encuentran a miles de años luz de distancia.

La gravedad influye en ella de igual manera que impacta sobre los planetas: gracias a su potencia, estas se juntan entre sí y constituyen grandes galaxias. 

A su vez, pueden considerarse en función de un agujero negro, es decir, objetos astronómicos cuya fuerza de gravedad es muy potente. Surgen de restos de estrellas muy antiguas que, en su proceso evolutivo pueden convertirse en diferentes elementos, como una enana blanca.

Sin embargo, los agujeros negros constituyen lo que puede denominarse la fase final de ellas, y es fundamentalmente el resultado de estrellas que superan en tamaño al Sol (casi diez veces más grandes, incluso más). 

Estas antiguas estrellas, al llegar a su última fase, se transforman en supernovas, es decir, un estallido estelar. De este modo, generan energía y, a su vez, presión, que se equilibra con su fuerza gravitatoria interna.

Citar este artículo

Fernández, A. M. (9 de junio de 2023). Definición de fuerza de gravedad. Historia, autores y fenómenos. Definicion.com. https://definicion.com/fuerza-de-gravedad/