LEY DE GRAVITACION UNIVERSAL

Hasta el siglo XVII la tendencia de un cuerpo a caer al suelo era considerada como una propiedad inherente a todo cuerpo por lo que no necesitaba mayor explicación.Según la historia Científica, que probablemente tiene una base de verdad, Isaac Newton (1642-1727) estaba sentado en un jardín al pie de un árbol cuando le cayó una manzana encima. El científico que desde ya hacía tiempo trabajaba en la forma de explicar la fuerza de gravedad, estableció entonces la hipótesis de que la fuerza que nos tiene unidos a la Tierra y que disminuye con el alejamiento a partir de su centro, debería hacer sentir su efecto mucho más lejos de lo que en aquellos tiempos pudiera pensarse, probablemente hasta el mundo de la Luna y más allá.

Newton intuyó, gracias a esta reflexión causada por la ocasional caída de la manzana, que el mismo movimiento de la Luna estaba gobernado por la fuerza de atracción terrestre.La grvitación universal es mucho más que una fuerza dirigida hacia el Sol. Es también un efecto de los planetas sobre el Sol y sobre todos los objetos del Universo. Newton estableció fácilmente a partir de su tercera ley de la dinámica que si un objeto atrae a un segundo objeto, este segundo también atrae al primero con la misma fuerza. Se percató de que el movimiento de los cuerpos celestes no podía ser regular. Afirmó: “los planetas ni se mueven exactamente en elipses, ni giran dos veces según la misma órbita”. Para Newton, ferviente religioso, la estabilidad de las órbitas de los planetas implicaba reajustes continuos sobre sus trayectorias impuestas por el poder divino.Newton llegó a esta conclusión a través de un proceso conocido hoy como experimento de pensamiento: utilizar un escenario imaginario para iluminar las reglas que gobiernan el mundo real. Este procedimiento es una herramienta indispensable para los científicos en todos los campos, pero en especial para los cosmólogos, cuyas teorías son a menudo imposibles de comprobar. Sin embargo, Newton tenía a su disposición un poderoso medio de comprobación: las matemáticas. Podía ir muy lejos hacia confirmar su hipótesis de la gravedad calculando sus consecuencias y luego comprobando sus resultados con las observaciones. Primero, sin embargo, tenía que formular una expresión exacta de las relaciones entre la fuerza gravitatoria, la masa y la distancia.
Newton reflexionó sobre el hecho de que los cuerpos pesaban en la Tierra y que los astros giraban en torno a otros astros (la Luna en torno a la Tierra, la Tierra y los demás planetas en torno al Sol, y así todos) y se imaginó que había una fuerza universal (que actuaba en todos lados) que hacía que los cuerpos se atrajeran entre sí. Esta fuerza se manifestaría tanto en la atracción de un cuerpo por la Tierra - su peso- como en la atracción entre cuerpos del Sistema Solar (y de todo el universo) que les hace girar unos en torno a los otros. La llamó "fuerza de gravitación universal" o "gravedad".

Según Newton, la gravedad sería una fuerza instantánea (es decir, cualquier cuerpo notaría inmediatamente si hay otro cuerpo, y sufriría su atracción) y actuaría a distancia, es decir, la intensidad de la fuerza dependería de algo (el otro cuerpo) que puede estar muy alejado, sin que haya contacto entre los cuerpos.
Jorge Isaac Newton fue el primero en demostrar que las leyes naturales que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la Revolución científica.

Sin duda alguna el descubrimiento realizado por Isaac Newton de la Ley de la Gravitación Universal Constituyó uno de los mayores episodios dentro del mundo Científico: "Todos los objetos se atraen unos a otros con una fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa sus centros." ,asi dice el enunciado de esta ley,dicho de otra manera La ley de la gravitación universal propuesta por Newton establece que entre dos cuerpos 1 y 2 cualesquiera se produce una fuerza gravitatoria de atracción, proporcional al producto de las masas respectivas y al inverso del cuadrado de la distancia entre los mismos.
La interacción entre dos cuerpos de masa M y m se describe en término de una fuerza atractiva, cuya dirección es la recta que pasa por el centro de los dos cuerpos y cuyo módulo viene dado por la expresión F = G.M.m/r2 donde G es la constante de la gravitación universal G=6.67·10-11 Nm2/kg2, y r es la distancia entre los centros de los cuerpos.


¿ Qué explica la ley de Gravitación universal ?

Explica como se mueven los planetas, con qué tipo de movimiento, cómo es la fuerza que realiza ese movimiento, y qué es lo que la crea. Estas preguntas estaban sin contestar satisfactoriamente al final de la Edad Media. Kepler contesta a la pregunta de cómo se mueven los planetas y explica la forma de las órbitas. Newton contesta a la cuestión de cómo es la fuerza que mueve los planetas y que es lo que la crea.
Al someter a una sola ley matemática los fenómenos físicos más importantes del universo observable, Newton demostró que la física terrestre y la física celeste son una misma cosa. El concepto de gravitación lograba de un solo golpe:

1.- Revelar el significado físico de las tres leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.Al respecto cabe señalar lo que establecía Kepler.

Johannes Kepler había encontrado tres reglas que todos los planetas cumplían al moverse alrededor del sol. Las leyes de Kepler dicen, en resumen, que:

- La forma de la órbita de un planeta es, en general, una elipse. El sol no ocupa el centro de la elipse, sino uno de los puntos interiores de ésta que se llaman focos. Eso quiere decir que, en su camino, un planeta se acerca y se aleja del sol.

- Cuando el planeta está más cerca del sol se desplaza más rápido que cuando está más lejos.

- Mientras más alejado del sol se encuentre un planeta, más despacio recorre su órbita.

Las leyes de Kepler son una descripción del movimiento de los planetas. Nos dicen cómo se mueven, pero no por qué se mueven así.



2.- Resolver el intrincado problema del origen de las mareas

3.- Dar cuenta de la curiosa e inexplicable observación de Galileo Galilei de que el movimiento de un objeto en caída libre es independiente de su peso.

Anterior al descubrimiento crucial de Newton ;Se tenía que si una manzana cae verticalmente hacia la Tierra en una trayectoria rectilínea y la Luna describe una órbita casi circular, que es una trayectoria cerrada.¿Cómo Pueden relacionarse estos dos tipos de movimiento ?
Si la manzana que caía verticalmente es empujada por la fuerza del aire, su trayectoria ya no será rectilínea sino el arco de una curva. Por ejemplo un proyectil disparado desde un cañón describe una trayectoria parabólica tal como se observaba en el siglo XVII en el que vivió Newton . El salto conceptual que llevó a cabo Newton fue el de imaginar que los proyectiles podrían ser disparados desde lo alto de una montaña describiendo trayectorias elípticas (siendo la parábola una aproximación de la elipse).

Por tanto, la manzana y la Luna están cayendo, la diferencia es que la Luna tiene un movimiento de caída permanente, mientras que la manzana choca con la superficie de la Tierra.Una misma causa produce, por tanto, los movimientos de los cuerpos celestes y terrestres.

"Si consideramos los movimientos de los proyectiles podremos entender fácilmente que los planetas pueden ser retenidos en ciertas órbitas mediante fuerzas centrípetras; pues una piedra proyectada se va apartando de su senda rectilínea por la presión de su propio peso y obligada a describir en el aire una curva, cuando en virtud de la sola proyección inicial habría debido continuar dicha senda recta, en vez de ser finalmente atraída al suelo; y cuanto mayor es la velocidad con la cual resulta ser proyectada más lejos llega, antes de caer a tierra. Podemos por eso suponer que la velocidad se incremente hasta que la piedra describa un arco de 1, 2, 5, 10, 100, 1000 millas antes de caer, de forma que al final, superando los límites de la Tierra, pasará al espacio sin tocarla..."
Todos los objetos tiran unos de otros en una forma espléndidamente simple en la que sólo intervienen la masa y la distancia. La Ley de la gravitación universal de Newton dice que todo objeto atrae a todo los demás objetos con más fuerza que, para dos objetos cualesquiera, es directamente proporcional a las masas. Cuanto mayor sean las masas, mayor será la fuerza de atracción que ejerce una sobre otra.
Newton dedujo que la fuerza disminuye como el cuadrado de la distancia que separa los centros de masa de los objetos. Se puede expresar la proporcionalidad de la ley de la gravitación universal como una ecuación exacta introduciendo la constante de proporcionalidad G, llamada Constante de la Gravitación Universal.

F = G . M . m / r2

Una misma causa produce, por tanto, los movimientos de los cuerpos celestes y terrestres. Es decir se logró la Unificación de la mecánica terrestre y celeste ,la formulación de Newton es válida en todas partes y, por lo tanto, ha tomado el nombre de Ley de la gravitación universal. Gracias a esta ley también ha sido posible demostrar, por vía analitica, lo que Kepler había establecido de manera empírica: que los planetas recorren órbitas elípticas alrededor del Sol.Newton no descubrió la gravedad.La ley de la gravitación universal de Newton se pudo extender después más allá del sistema solar, a los movimientos de las estrellas y hasta al de las galaxias. Se justificaba entonces el llamarla "Universal".




DELIA DUCREAUX.