¿Qué es la Gravedad?

¿Alguna vez os habéis preguntado que nos mantiene sujetos al suelo? Pues la respuesta es la famosa gravedad. Ésta es una de las cuatro interacciones fundamentales observadas en la naturaleza: gravitatoria, electromagnética y nucleares: fuerte y débil. Es la interacción que predomina en los fenómenos a gran escala dejando el electromagnetismo para el resto de fenómenos macroscópicos y las nucleares para escala subatómica.

La gravedad es un fenómeno por el cual los objetos con masa son atraídos entre sí. En la superficie de la Tierra la aceleración originada por la gravedad es de 9,81 m/s2 en promedio, y dependiendo de la masa del objeto y a la distancia que nos encontremos de él dicha magnitud variará.

La gravedad se puede interpretar desde tres perspectivas distintas: la mecánica clásica, la mecánica relativista y la mecánica cuántica. Realizaremos más hincapié en la clásica.

Para estudiar la gravedad desde la mecánica clásica debemos recurrir a la ley de gravitación universal de Sir Isaac Newton. En esta teoría la gravedad siempre es de carácter atractivo y la fuerza resultante se calcula respecto al centro de gravedad de los objetos. La acción de la gravedad en esta visión es de alcance infinito y es inversamente proporcional a la distancia.

Atracción gravitatoria de dos partículas con masa

Siendo:

  • F1 y F2 las fuerzas de atracción gravitatoria
  • m1 y m2 las masas de los cuerpos
  • r la distancia entre los cuerpos
  • G la constante de gravitación universal

Vayamos con unos ejemplos rápidos sobre cómo varía el peso en función de la distancia.
Datos:
p : peso
m : masa del cuerpo
g : gravedad
Radio medio de la Tierra (RT) = 6371 km = 6,371 × 106 m
Masa media de la Tierra (MT) = 5,972 × 1024 kg
G = 6.674 × 10-11 N*m2/kg2
altura del Everest (hE)= 8848 m
altura dentro de la termosfera (ht) = 350 km = 3,5 × 105 m

Como p = m × g = G × m × MT / RT2 entonces, g = G × MT / RT2 = 9,81 m/s2 en la superficie.

Sin embargo en el Everest, la distancia entre el cuerpo y la Tierra es diferente por lo que cambiará la g.

g = G × MT / (RT + hE)2 = 9,79 m/s2 en el Everest. Por lo tanto nuestro peso será menor.

Y si nos vamos a la termosfera (una de las capas de la atmósfera), la distancia será mucho mayor por tanto diminuirá nuestro peso aún más.

g = G × MT / (RT + ht)2 = 8,8 m/s2 en un punto de la termosfera.

Es una teoría ampliamente utilizada pero desfasada y para estudiar este fenómeno en su totalidad se recurre a la Relatividad General, que es el segundo punto de vista de la gravedad desde la mecánica relativista.

Albert Einstein reformuló la teoría newtoniana y descubrió la interacción gravitatoria desde una deformación del espacio-tiempo por efecto de la masa.

Representación gráfica de la curvatura espaciotemporal provada por la Tierra

Einstein propuso que el empuje gravitacional es una ilusión y que un objeto con masa deforma el espacio-tiempo de su entorno de manera que el propio espacio nos empuja hacia el objeto.

Como dato curioso una de las maneras de detectar la materia oscura es por sus efectos gravitacionales en la materia visible.

Y por último vamos a ver la gravedad desde el punto de vista de la mecánica cuántica. Ésta intenta abarcar tanto los fenómenos macroscópicos como los microscópicos y realizar una teoría unificada. Hoy en día existen algunos enfoques prometedores para llevar esto a cabo como la teoría de la gravedad cuántica de bucles o la teoría de supercuerdas.

En estas teorías también se intenta demostrar la existencia del gravitón, que es la supuesta partícula que transmitiría la interacción gravitatoria pero no es más que una conjetura por el momento.

Hasta aquí podemos leer por hoy, pues esta es una breve introducción a los diferentes caminos para abordar el fenómeno de la gravedad. En próximas publicaciones trataremos en mayor profundidad la Relatividad general, tal como anunciamos tras la encuesta en la que vosotros, queridos lectores, elegisteis el tema como el que más querríais que tratásemos. ¡Hasta la próxima!

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