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La gravedad está en todas partes, tanto literalmente como en las actividades conscientes cotidianas de las personas de todo el planeta. Es difícil o imposible imaginar vivir en un mundo libre de sus efectos, o incluso en uno en el que los efectos fueron modificados por una cantidad "pequeña", digamos, "solo" alrededor del 25 por ciento. Bueno, imagínate a ti mismo pasando de no ser capaz de saltar lo suficientemente alto como para tocar un aro de baloncesto de 10 pies de altura a poder golpear con facilidad; ¡Se trata de lo que un aumento del 25 por ciento en la capacidad de salto gracias a la disminución de la gravedad proporcionaría una gran cantidad de personas!
Una de las cuatro fuerzas físicas fundamentales, la gravedad, influye en todas las empresas de ingeniería que los humanos han emprendido, especialmente en el ámbito de la economía. Poder calcular la fuerza de gravedad y resolver problemas relacionados es una habilidad básica y esencial en los cursos introductorios de ciencias físicas.
La fuerza de la gravedad
Nadie puede decir exactamente qué es la gravedad, pero es posible describirla matemáticamente y en términos de otras cantidades y propiedades físicas. La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza, las otras son las fuerzas nucleares fuertes y débiles (que operan a nivel intraatómico) y la fuerza electromagnética. La gravedad es la más débil de las cuatro, pero tiene una enorme influencia en la estructura del universo mismo.
Matemáticamente, la fuerza de la gravedad en Newtons (o equivalente, kg m / s2) entre dos objetos de masa METRO1 y METRO2 separado por r metros se expresa como:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
donde el universal constante de gravitación sol = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Gravedad explicada
La magnitud sol del campo gravitacional de cualquier objeto "masivo" (es decir, una galaxia, estrella, planeta, luna, etc.) se expresa matemáticamente por la relación:
g = frac {GM} {d ^ 2}dónde sol es la constante recién definida, METRO es la masa del objeto y re es la distancia entre el objeto y el punto en el que se mide el campo. Puedes ver mirando la expresión para Fgrav ese sol tiene unidades de fuerza divididas por masa, ya que la ecuación para sol es esencialmente la ecuación de la fuerza de gravedad (la ecuación para Fgrav) sin tener en cuenta la masa del objeto más pequeño.
La variable sol por lo tanto tiene unidades de aceleración. Cerca de la superficie de la Tierra, la aceleración debida a la fuerza gravitacional de la Tierra es de 9.8 metros por segundo por segundo, o 9.8 m / s2. Si decides llegar lejos en ciencias físicas, verás esta cifra más veces de las que podrás contar.
Fuerza debida a la fórmula de gravedad
La combinación de las fórmulas en las dos secciones anteriores produce la relación
F = mgdónde sol = 9.8 m / s2 en la tierra. Este es un caso especial de la segunda ley de movimiento de Newton, que es
F = maLa fórmula de aceleración de la gravedad se puede usar de la manera habitual con las llamadas ecuaciones de movimiento newtonianas que relacionan la masa (metro), velocidad (v), posición lineal (X), posición vertical (y), aceleración (una) y tiempo (t) Es decir, igual que re = (1/2)a2, la distancia que viajará un objeto en el tiempo t en una línea bajo la fuerza de una aceleración dada, la distancia y un objeto caerá bajo la fuerza de la gravedad en el tiempo t es rendido por la expresión re = (1/2)gt2o 4.9_t_2 para objetos que caen bajo la influencia de la gravedad de la Tierra.