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La fuerza de la gravitación

marzo 29, 2020
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  1. ¿Qué es la gravitación?
  2. El punto de aplicación de la fuerza gravitacional.
  3. La dirección de la fuerza gravitacional.
  4. El sentido de la fuerza gravitacional
  5. El valor de la fuerza de gravitación.
  6. Efectos de la fuerza de gravitación.
  7. Representación vectorial

¿Qué es la gravitación?

La interacción gravitacional tiene lugar entre todos los sistemas con masa (es decir, con algunas raras excepciones como el fotón y quizás los neutrinos, casi todos los sistemas) sin límite de distancia. Siempre es atractivo (a diferencia de las fuerzas eléctricas y magnéticas que también pueden ser repulsivas), es decir, atrae el sistema sometido a esta fuerza hacia quien lo ejerce.

El punto de aplicación de la fuerza gravitacional.

La fuerza gravitacional es una fuerza distribuida en volumen, es decir que cada partícula del sistema sufre esta fuerza, pero podemos considerar que la resultante se aplica en un punto particular llamado centro de gravedad (observado G), este punto generalmente se confunde con otro punto llamado centro de inercia que corresponde al baricentro de las masas del sistema, es decir, el punto «más central de la distribución de masas». Para un sistema homogéneo o para un sistema con simetría central, simplemente corresponde al centro geométrico.

En resumen, el punto de aplicación de la fuerza gravitacional es el centro de gravedad denotado G, que a menudo corresponde al centro de inercia y al centro geométrico del sistema.

La dirección de la fuerza gravitacional.

Se trata de la línea que une los centros de gravedad de los dos sistemas que interactúan.

El sentido de la fuerza gravitacional

La fuerza gravitacional ejercida por un sistema A sobre un sistema B está orientada desde el centro de gravedad de B hacia el centro de gravedad de A

El valor de la fuerza de gravitación.

El valor de la fuerza gravitacional ejercida por un cuerpo A sobre un cuerpo B viene dado por la ley de la gravitación universal que puede expresarse mediante la siguiente relación:

donde:

  • mUn es la masa del cuerpo A en kilogramo (kg)
  • mB es la masa del cuerpo B en kilogramo (kg)
  • d es la distancia entre el centro de gravedad del cuerpo A y el del cuerpo B
  • G es la constante gravitacional universal con G = 6.67. 10-11 USI USI (unidad del sistema internacional)
  • FA / B es el valor de las fuerzas gravitacionales ejercidas por el sistema A en el sistema B en newton (N)

Esta fuerza también es la ejercida por el cuerpo B sobre el cuerpo, por lo que tenemos: profesor-de-fisica - latex

Efectos de la fuerza de gravitación.

Esta fuerza se ejerce entre todos los cuerpos que tienen una masa, pero su valor es generalmente demasiado bajo para que sus efectos sean notables cuando los dos sistemas tienen una masa insuficiente: partículas subatómicas, átomos, moléculas, objetos a escala humana, etc.

Los efectos de la gravitación solo se vuelven significativos cuando al menos uno de los dos sistemas que interactúan es una estrella: entre la Tierra y una persona, en la Luna y la Tierra, etc. Cuando se ejerce la gravitación entre una estrella y un cuerpo de masa reducida, se asimila a lo que se llama el «peso» de este cuerpo. Lo mantiene en su superficie y hace que se caiga cuando se aleja de él. Cuando se ejerce la gravitación entre dos estrellas, según las condiciones, puede causar su colisión o permitir que la estrella de la masa más pequeña adopte una órbita alrededor de la estrella de mayor masa (este último caso es posible si la «pequeña estrella tiene un movimiento adaptado)

Representación vectorial

Si deseamos representar por vectores las fuerzas gravitacionales ejercidas entre dos cuerpos A y B, entonces cada vector:

  • tiene su origen en el centro del sistema
  • tiene la misma dirección que el eje que pasa por los dos centros de gravedad
  • está orientado al otro sistema.

Los dos vectores tienen:

  • misma dirección
  • misma longitud
  • sentidos opuestos

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