Ley de la gravitación universal – Astrofísica

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La propiedad de los objetos de caer cuando se sueltan desde una cierta altura del suelo es bien conocida desde la antigüedad. Igualmente conocido fue el movimiento de los cuerpos celestes, observado durante mucho tiempo en una trayectoria circular eterna a través del cielo. Durante gran parte de nuestra historia, ambos movimientos se consideraron naturales, ignorando la necesidad de cualquier agente causal. Recién en el siglo XVII el científico inglés Isaac Newton (1643-1727) formuló una teoría capaz de explicar la causa de estos movimientos y describirlos con precisión: ley de la gravitación universal.

Según la leyenda popular, Newton tuvo la primera chispa de su idea sobre la gravitación sentado al pie de un manzano, viendo caer una manzana. Newton imaginó, entonces, que la fuerza entre la Tierra y la manzana que cae podría ser la misma responsable de mantener a la Luna en órbita alrededor de la Tierra y a los planetas en órbita alrededor del Sol. Ser tratados como el mismo tipo de movimiento, difiriendo solo en la dirección de las velocidades de los cuerpos.

Dada su hipótesis, Newton consideró que la Luna, como la manzana, también caía hacia la Tierra, pero en una trayectoria circular debido a la presencia de una velocidad tangencial a la órbita. A partir de supuestos geométricos y analogías entre la caída de un cuerpo en la Tierra y la trayectoria lunar, Newton realizó varios cálculos que proporcionaron resultados incompatibles con los datos. A regañadientes, pero profundamente decepcionado, abandonó sus notas, que así permanecieron olvidadas durante casi 20 años.

Estimulado por la aparición de cometas en 1680 y 1682 y alentado por el astrónomo Edmond Halley (1656-1742), Newton volvió a su hipótesis sobre la fuerza causante del movimiento lunar. Con mediciones más precisas de la distancia Tierra-Luna y correcciones a los primeros datos experimentales, los cálculos de Newton coincidieron perfectamente con sus observaciones, demostrando sin duda su idea. Su trabajo, junto con varios otros logros científicos, fue publicado en la famosa obra Philosophie Naturalis Principia Matemáticas, en 1687.

La ley de Newton de la gravitación universal se puede resumir en la siguiente declaración: cada cuerpo atrae a otro cuerpo con una fuerza que, para cualquiera de los dos cuerpos, es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa..

En su versión moderna, la ley de la gravitación universal fue escrita por el matemático Laplace (1749-1827), en el siglo XVIII, en la forma de la ecuación:

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donde F representa la magnitud de la fuerza gravitacional entre dos cuerpos de masa m1 endos separados por distancia d. El término G es una constante de proporcionalidad denominada constante gravitacional universal, cuyo valor numérico fue calculado en 1798 por el francés Henry Cavendish (1731-1810), utilizando una balanza de torsión. En unidades SI, G = 6,67 × 10-11 Nm² / kg².

Es importante destacar que el trabajo de Isaac Newton tuvo un gran impacto en la concepción del Universo por parte de la humanidad. Hasta ese momento, se creía que la naturaleza tenía dos conjuntos de leyes para describirla: una para los eventos cotidianos en la Tierra y la otra para los fenómenos celestes. Al aplicar la misma ley a los movimientos que ocurrían tanto en el cielo como en la Tierra, Newton demostró que la unión de las leyes terrestres y cósmicas es posible y rompió definitivamente la dicotomía milenaria entre la Tierra y el cielo.

Referencias:

HALLIDAY, D .; RESNICK, JWR Fundamentos de Física. v. 2. 9. ed. Río de Janeiro: LTC, 2012. p. 28-30.

HEWITT, PG Física conceptual. 10. ed. San Francisco: Pearson, 2006. pág. 161-164.

PIRES, AST Evolución de ideas en Física. 2. ed. São Paulo: Editora Livraria da Physics, 2008. p. 182, 209-215.

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