Gravedad
¿ QUÉ ES?
La gravedad ea la aceleración que ocurre como consecuencia de la fuerza de gravedad que ejerce la Tierra sobre los cuerpos que están en su superficie se denomina aceleración de la gravedad g. La gravedad es el resultado de la atracción o interacción de la Tierra con cualquier cuerpo que se encuentre en su periferia. El valor de la gravedad es
9,8 m/s2, lo que indica que por cada segundo de tiempo la velocidad aumenta en 9,8 m/s, y su dirección es vertical hacia abajo (dirigida hacia el centro de la Tierra).
Todos los cuerpos que se dejan caer en ausencia del aire caen a la superficie terrestre con la misma aceleración constante debido a la influencia de la gravedad; no obstante, el valor de la gravedad puede alterarse con la altitud, incluso en la misma Tierra. En general, el valor más alto de la gravedad está en los polos y su valor mínimo en la línea del ecuador.
Peso e ingravidez: Si te pesas en una báscula dentro de un elevador que esté en reposo o moviéndose a velocidad constante, el peso registrado por la báscula (peso aparente) será igual al peso registrado fuera del elevador (peso real).
Si estás dentro de un elevador que acelera verticalmente hacia arriba, tu peso aparente será mayor que tu peso real. Si estás dentro de un elevador que acelera verticalmente hacia abajo, tu peso aparente será menor que tu peso real. Ahora, si el cable que sostiene al elevador se rompe, el elevador cae libremente con la aceleración de la gravedad y tú no tienes ningún peso, experimentas una sensación de ingravidez, pues nada te sostiene. A continuación puedes identificar las situaciones anteriores.
Caída libre: Es un movimiento uniformemente variado que hace referencia al movimiento libre que experimenta un cuerpo bajo la influencia de la gravedad. Si sueltas un cuerpo, este parte del reposo (vo = 0 m/s) y su velocidad en la caída va aumentando, acelera a razón de 9,8 m/s2. Si lanzas un cuerpo verticalmente hacia abajo, la velocidad inicial del cuerpo es diferente de cero y va aumentando en su descenso, acelera a razón de 9,8 m/s2. Al lanzar un cuerpo hacia arriba, la velocidad inicial del cuerpo es diferente de cero y en el ascenso va disminuyendo, desacelera a razón de -9,8 m/s2 hasta llegar al punto de máxima altura donde su velocidad se hace cero y posteriormente empieza a descender.
Demostración experimental: Gráficas de caída libre https://www.educaplus.org/game/graficas-de-la-caida-libre
¿CÓMO SE MIDE?
Galileo Galilei, físico italiano (1564-1642), hizo el primer intento por medir la gravedad. Su experimento se basó en dejar rodar una esfera sobre planos inclinados. Galileo descubrió que la esfera rodaba con aceleración constante y que esta aumentaba a medida que la inclinación era mayor en los planos. Cuando el plano es vertical, la esfera alcanza su mayor aceleración, que es la gravedad. Años más tarde, este dato fue verificado gracias a la ley de gravitación universal y las leyes de Kepler por medio del despeje de ecuaciones y del entendimiento del movimiento elíptico de los planetas. Este fue un análisis más matemático que práctico.
Actualmente, el método más sencillo para calcular la gravedad es por medio del experimento del péndulo simple. Para realizarlo se requieren un soporte, una cuerda, un cronómetro, un metro y una pesa. La pesa se ata a la cuerda (de longitud l) y se sujeta al soporte. A la masa colgada se le da una pequeña amplitud angular, U y se suelta. Posteriormente se toma el tiempo de una oscilación (T), es decir, el tiempo que le toma al cuerpo ir y volver a su posición inicial; este tiempo se conoce como periodo. El periodo de un péndulo simple se define así.
También existen los gravímetros, dispositivos que miden el valor de la gravedad local. Están calibrados para ser muy sensibles y detectar cambios en la gravedad, incluso en variaciones de altitud del orden de los centímetros. En la tabla adjunta se muestran algunos valores obtenidos para diferentes ciudades del mundo.
LA GRAVEDAD DE LOS PLANETAS
Los planetas del Sistema Solar se formaron a partir de una nube de residuos, gas y polvo que giraban alrededor del Sol, que estaba en formación, y que por acción de la gravedad se atrajeron mutuamente. Durante siglos se ha buscado definir qué es un planeta y los científicos han acordado que para que un cuerpo sea considerado un planeta debe cumplir tres condiciones:
• Girar alrededor del Sol.
• Ser tan grande para que su gravedad le dé una forma esférica.
• Ser tan grande para que la gravedad aleje los objetos cercanos a su órbita.
Gracias a las misiones espaciales podemos tener información sobre los planetas. Una de las más importantes es la de los Voyager, que son dos naves espaciales lanzadas con una diferencia de dos días en 1977, cuyo objetivo fue explorar los planetas más alejados del Sol. En la actualidad los estudios se han extendido a zonas más alejadas.
La fuerza de atracción de un cuerpo sobre cualquier superficie planetaria es el peso. El peso depende del planeta donde se mida y se calcula como:
peso en el planeta = (masa del cuerpo) (gravedad del planeta)
Y la gravedad de cualquier planeta se calcula así:
gravedad del planeta = G (masa del planeta) / (radio del planeta) 2
En la siguiente tabla se presenta la gravedad en los planetas, el Sol y la Luna.