FUERZA DE GRAVEDAD

La gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un cuerpo físico en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación.

Si un cuerpo pesado está situado en las proximidades de un planeta, un observador a una distancia fija del planeta medirá una aceleración del objeto dirigida hacia la zona central de dicho planeta, si el objeto no está sometido al efecto de otras fuerzas. En la superficie de la Tierra, la aceleración originada por la gravedad es 9,80665 m/s², aproximadamente.

En la teoría newtoniana de la gravitación, los efectos de la gravedad son siempre atractivos, y la fuerza resultante se calcula respecto del centro de gravedad de ambos objetos (en el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que en la mayoría de los cuerpos celestes de características homogéneas). La gravedad newtoniana tiene un alcance teórico infinito; pero la fuerza es mayor si los objetos están próximos, y mientras se van alejando dicha fuerza pierde intensidad. Además Newton postuló que la gravedad es una acción a distancia (y por tanto a nivel relativista no es una descripción correcta, sino solo una primera aproximación para cuerpos en movimiento muy lento comparado con la velocidad de la luz).

La ley de la gravitación universal formulada por Isaac Newton postula que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa ${\displaystyle m_{1}}$sobre otra con masa ${\displaystyle m_{2}}$ es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa:

${\displaystyle \mathbf {F} _{21}=-G{\frac {m_{1}m_{2}}{|\mathbf {r_{2}} -\mathbf {r_{1}} |^{2}}}\mathbf {\hat {u}} _{21}}$

podemos calcular la fuerza de atracción entre la Tierra y un cuerpo de 50 kg. La masa de la Tierra es 5,974 × 10²⁴ kg y la distancia entre el centro de gravedad de la Tierra (centro de la tierra) y el centro de gravedad del cuerpo es 6378,14 km (igual a 6 378 140 m, y suponiendo que el cuerpo se encuentre sobre la línea del Ecuador). Entonces, la fuerza es:

${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{d^{2}}}=6,67428\times 10^{-11}{\frac {50\times 5,974\cdot 10^{24}}{6378140^{2}}}=490,062\ {\text{N}}}$

La fuerza con que se atraen la Tierra y el cuerpo de 50 kg es 490.062 N (Newtons, Sistema Internacional de Unidades), lo que representa 50 kgf (kilogramo-fuerza, Sistema Técnico), como cabía esperar, por lo que decimos simplemente que el cuerpo pesa 50 kg. 

EJEMPLOS:

El sencillo acto de permanecer de pie en cualquier lugar se debe a la gravedad.

La caída de los frutos de los árboles.

Las grandes caídas de agua en las cataratas.

El movimiento de traslación que realiza la luna alrededor de la Tierra.

La fuerza que se debe realizar al conducir una bicicleta para no caerse.

La caída de las gotas de la lluvia.

Todas las construcciones que realizaron los seres humanos.

El progresivo freno que presenta un cuerpo al ser lanzado hacia arriba.

El movimiento que realiza un péndulo, y cualquier clase de movimiento pendular.

La dificultad de saltar cuanto más peso tiene uno.