Este primer objeto de aprendizaje que se presenta contiene una pequeña descripción acerca del fenómeno de gravitación y en qué consiste la Ley de Gravitación universal. Contiene además ejemplos de aplicación de dichos temas, resueltos paso a paso, y dos ejercicios para que el alumno ponga en práctica los conocimientos adquiridos.
Segunda ley de Newton
Gravedad y gravitación universal
Gravitación universal Se cuenta que Isacc Newton descubrió la ley de la gravedad un día en el que meditaba bajo la sombra de un árbol. Sin embargo, no existe registro alguno dejado por Newton, ni por la gente que colaboró con él, en donde se corrobore semejante historia. Uno de sus contemporáneos le preguntó que cómo había llegado a la formulación de su famosa ley, a lo que él contestó que había pensado en ella (la gravitación) día y noche, durante varios años. Vivimos en una época en la que los adelantos científicos ya no causan sensación alguna, parecen ser muy rutinarios o cotidianos, y estamos muy familiarizados con ellos; muy pocas personas tienen en cuenta que el avance en las telecomunicaciones vía satélite, la puesta en órbita de la estación espacial internacional o el desarrollo de nuevos materiales, tiene que ver con la ley de la gravitación universal de Newton. Esta ley es considerada como el punto culminante de la revolución científica, y fue dada a conocer por su creador en el año de 1685. La ley de la gravitación universal es el resultado final de una serie de estudios realizados por otros científicos anteriores a Newton, entre los que destaca Johannes Kepler, con sus tres leyes sobre el movimiento de los planetas. Con la ley de la gravitación universal lo mismo se ha explicado con una exactitud extraordinaria la dinámica planetaria del sistema solar, que se ha logrado predecir el comportamiento de las mareas, los eclipses solares y lunares, las distintas fases de la luna, y muchos otros fenómenos naturales. Quizá uno de los resultados más interesantes y lucrativos que se obtienen de los cálculos basados en esta ley es el lanzamiento de todo tipo de satélites espaciales, transbordadores y sondas planetarias.
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Aplicando esta ley, y conociendo la masa y posición del sol y los planetas, es posible determinar el mejor momento para lanzar un satélite al espacio, para lo cual, los ingenieros de las agencias espaciales aprovechan el tirón gravitacional del sol o de los planetas grandes como Júpiter o Saturno, para que, con menos recursos, se logre poner en órbita algún satélite.
La tecnología espacial, derivada de los cálculos de la ley de Newton, influye de alguna u otra manera en cada persona de la tierra. Un caso muy claro es el uso del sistema de posicionamiento global (gps), el cual ya viene integrado en algunos automóviles de lujo. Otro caso más familiar es la televisión; aunque la televisión vía satélite aún es costosa, todas las personas tenemos acceso a la televisión abierta, y muchas de las imágenes de este tipo de transmisión son bajadas del satélite por la empresa emisora.
Todavía no lo sabemos, pero quizá algún día la ley de la gravitación universal salve tu vida y la vida de todas las personas, así como cualquier otra forma de vida en la Tierra. Es sabido que en el espacio, hay una gran cantidad de asteroides, grandes y pequeños. Si un asteroide grande golpeara a la Tierra, sería el fin del mundo, pero aplicando la ley de la gravitación universal es posible calcular la trayectoria de cada uno de los asteroides conocidos, y si uno de estos ha de colisionar con la Tierra, podremos saberlo con muchos años de anticipación.
Newton no descubrió la gravedad, lo que él descubrió es que la gravedad es universal. Su ley de la gravitación universal establece que, entre dos objetos, hay una fuerza de atracción por el hecho de tener masa.
La expresión matemática de la ley de la gravitación universal se expresa de la siguiente manera:
En donde
es la fuerza de atracción entre cuerpos
es la constante de atracción gravitacional
es la masa del cuerpo 1
es la masa del cuerpo 2
es la distancia que separa a los cuerpos
La constante gravitacional G, es una constante que determina la intensidad de la fuerza entre las masas m1 y m2. Henry Cavendish, un científico británico nacido en 1810, fue la primer persona que calculó el valor de G, mediante su célebre experimento de la balanza de torsión.
Gravedad
En secciones anteriores (caída libre y tiro parabólico), hemos utilizado la constante de aceleración gravitacional , pero hasta el momento no hemos explicado de dónde se obtiene este valor. Lo haremos a continuación:
Si sabemos que la tierra tiene un radio promedio , y que su masa es
, entonces podemos determinar el valor de g, aplicando ley de la gravitación universal:
1.- Datos:
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2.-Ordenamos algebraicamente |
3.- Sustituimos valores |