Fuerza gravitacional

3. La gravedad es la fuerza de
atracción mutua que
experimentan dos objetos con
masa. Se trata de una de las
cuatro fuerzas fundamentales
observadas hasta el momento
en la naturaleza. El efecto de
la fuerza de gravedad sobre
un cuerpo suele asociarse en
lenguaje cotidiano al
concepto de peso, y es por
eso que siempre se ha
enseñado que la fuerza de
gravedad atrae hacia el
centro de la Tierra.

4. En la tierra, la fuerza, masa, peso y
gravedad juegan un papel muy importante
en la vida terrestre, los cuales han influido
en dos leyes principales, estas son las leyes
físicas del movimiento y las leyes de
gravedad de la tierra.

5. La fuerza es toda acción capaz de
mover, detener o cambiar la forma
de un cuerpo, es la capacidad de
cambiar el estado en que se
encuentra un cuerpo. Pero para
poder detener, cambiar o mover un
objeto, la fuerza que se aplica debe
ser mayor que la que tiene el objeto.
La Fuerza de gravedad, y es la
fuerza que la Tierra ejerce sobre los
cuerpos para atraerlos hacia ella,
como lo dice la Ley de la Gravedad
de la Tierra. Por eso, "Todo lo que
sube, baja" y entre más alto esté el
objeto, más rápido caerá. Pero esto
puede variar de acuerdo a las
características de la fuerza.

6. Las Características de la fuerza son:
La magnitud: es la intensidad con que se aplica la fuerza a un
objeto.
La dirección y el sentido: están muy relacionadas entre sí. La
dirección es el ángulo que forma la fuerza en relación con las
coordenadas geográficas (norte, sur, este, oeste). El sentido indica
hacia donde se ejerce la fuerza, también de acuerdo a las
coordenadas geográficas (ver imágen de la izquierda).
El punto de aplicación o centro de gravedad: es el punto o lugar
del objeto donde se aplica la fuerza para vencer la gravedad.

7. La aplicación de una fuerza a un objeto puede traer como
consecuencia que:
Si el cuerpo está en reposo, se mueva.
Si el cuerpo está en movimiento sigue en
movimiento pero más acelerado o se puede
detener, siempre que la fuerza aplicada sea
mayor a la que trae el cuerpo.
Si el objeto está en movimiento
puede cambiar su dirección y
sentido.
Un niño que juega fútbol, recibe una
pelota y se la envía a otro compañero

8. Fuerza de roce
Existe una fuerza especial que influye sobre el
movimiento, esta es la fuerza de roce. El roce
actúa como una fuerza aplicada en sentido
opuesto a la velocidad de un objeto. Cuando un
objeto se mueve por encima de la superficie de
deslizamiento, las minúsculas rugosidades del
objeto y la superficie chocan entre sí, y se
necesita fuerza para hacer que sigan en
moviendo. Frecuentemente, esta fuerza no es sino
el peso del objeto que se desliza. Por ejemplo, al
pasar el pie sobre la arena se observa la marca
del zapato, en toda esa parte existe una fuerza de
roce que trata de detener.

9. El peso es la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce la Tierra
sobre los cuerpos que hay sobre ella. En la mayoría de los casos se
puede suponer que tiene un valor constante e igual al producto de la
masa, m, del cuerpo por la aceleración de la gravedad, g, cuyo valor
es 9.8 m/s2 y está dirigida siempre hacia el suelo.
En la figura de la derecha
aparecen algunos ejemplos que
muestran hacia donde está
dirigido el peso en diferentes
situaciones: un cuerpo apoyado
sobre el suelo y un cuerpo que
se mueve por un plano inclinado.
El peso siempre está dirigido
hacia el suelo.

10. Masa = 4 kg.
Peso científico = 4 Kg. x 10m/seg
2
  = 40 Nw. 
Esto indica que kg.  X m /seg
2
= Nw.

Ejemplos:
El peso
Es la medida de la atracción que ejerce la Tierra sobre un cuerpo 
determinado, es la medida de la fuerza que la gravedad ejerce sobre las
cosas. Se expresa en una unidad de medida muy especial, llamada Newton
(Nw),  en honor al famoso físico inglés que descubrió la fuerza de la
gravedad.
El peso se mide con un aparato llamado dinamómetro, con él se determina el
peso científico de los cuerpos y se calcula multiplicando la masa  por 10 m /
seg
2
, valor aproximado de la fuerza de gravedad (g). Se usa la fórmula
matemática
Peso (P) =  masa (m) x fuerza de gravedad (g).
Entonces al colocarse una persona en la balanza se determina su masa y a
partir de ese valor es que puedes hallar el peso.
Masa (75 Kg)
Peso científico = 75Kg x 10 m/seg2 = 750 Nw.

11. EL PESO O FUERZA DE ATRACCIÓN DE LA MASA.
La gravedad es la responsable de producir la fuerza de atracción de la
masa o peso por efecto de las ondas de atracción. La acción dominante
de esta clase de ondas, dentro de la proporcionalidad en que actúa la
gravedad, es la responsable de producir el peso, cuando la Ley de
Newton dice: es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
del foco que produce esa atracción. Esto quiere decir que el peso es
una fuerza variable, tanto en la superficie de un mismo cuerpo como de
unos cuerpos a otros.

12. PESO O MASA
Además en esta área de la física hay una
confusión muy grande debido al uso del
kilógramo como unidad de peso, cuando
en realidad es una unidad de masa. De la
Segunda Ley de Newton se deduce que la
Fuerza es igual a la Masa por la
Aceleración, y por lo tanto el Peso, que
sería la fuerza con que los cuerpos son
atraídos por la Tierra, es igual a la Masa
del cuerpo multiplicada por la Aceleración
de Gravedad.
Ahora, el valor que le entrega la balanza
de su casa o la de la farmacia, es el de su
masa y no su peso. Si la balanza le indica
73 kilógramos, conociendo que la
gravedad en la superficie de la Tierra es de
9,8 metros por segundo2, su peso sería en
realidad de 715,4 Newtons. El Newton es
la unidad de fuerza en el Sistema
Estándar.

13. EL ANTIPESO
La balanza mide lo que podríamos llamar el "antipeso", o "normal" del peso, la fuerza
que nace de la Tercera Ley de Newton, que dice que "para cada acción hay una
reacción". El antipeso sería la reacción del suelo al peso, y es una fuerza de igual
magnitud y de sentido contrario, que se aplica también sobre cuerpos diferentes, si el
peso actúa sobre el suelo, el antipeso actúa sobre los pies. En el ejemplo anterior, si el
peso es de 715,4 Newtons el antipeso sería también de 715,4 Newtons, pero actuando
en el sentido contrario. La masa en ambos casos permanecería constante en 73
kilógramos.
Por lo tanto, los orbinautas en el espacio, tienen peso y gravedad, de lo que carecen es
de "antipeso" o "normal", esto es de la fuerza que comunmente se opone al peso en la
Tierra. Y al estar en caída libre tienen la "sensación" de carecer de peso y de estar en
un ambiente ingrávido.

14. Es la cantidad de materia que posee un cuerpo. La masa de un cuerpo
es igual en cualquier sitio donde se encuentre, sea en la Tierra o en la
Luna. Para medir la masa se utiliza la balanza, su unidad de medida es
el gramo pero como es tan pequeño se utiliza el Kilogramo que
equivale a 1000 gramos

15. El efecto de la fuerza de
gravedad sobre un cuerpo
suele asociarse en
lenguaje cotidiano al
concepto de peso, y es por
eso que siempre se ha
enseñado que la fuerza de
gravedad atrae hacia el
centro de la Tierra; pero si
se analiza detenidamente
la manera en cómo un
objeto masivo "curva o
deforma" el espacio tiempo
, se llega a la conclusión
de que no es "una fuerza
que atrae" sino, más bien,
una fuerza que empuja
hacia el centro de un
cuerpo masivo, en este
caso la Tierra.
Por lo tanto debería decirse: "La
gravedad es la fuerza que empuja a
un objeto masivo hacia el centro de
otro más masivo".

16. La interacción gravitatoria es la responsable de los
movimientos a gran escala en el Universo y hace,
por ejemplo, que los planetas del Sistema Solar
sigan órbitas predeterminadas alrededor del Sol.

17. La interacción gravitatoria entre dos cuerpos es atractiva y puede expresarse
mediante una fuerza central directamente proporcional al producto de las masas de
los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa:


m
m
Donde:
F es la fuerza,
G es una constante que determina la intensidad de la fuerza (6,67x10-11
Nm2/kg2: )
m
1
y m
2
son las masas de dos cuerpos que se atraen entre sí
r es la distancia entre ambos cuerpos, siendo el vector unitario que indica
la dirección del movimiento.

18. Isaac Newton fue la primera persona en darse cuenta que la fuerza que
hace que los objetos caigan con aceleración constante en la Tierra y la
fuerza que mantiene en movimiento los planetas y las estrellas es la
misma, y a él se debe la primera teoría general de la gravitación,
expuesta en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.
Las tres leyes de Newton nos
permiten estudiar el movimiento
de los cuerpos a partir de las
fuerzas que actuan sobre ellos.

19. Partiendo del descubrimiento de Galileo de que todos los cuerpos
caen con igual aceleración, independientemente de sus masas, se
puede concluir, usando la segunda ley de Newton que las fuerzas que
los atraen son proporcionales a Sus masas. Es la fuerza de gravedad
que actúa sobre los cuerpos en caída libre y la aceleración provocada
por ella es la aceleración de la gravedad: g=GM/R2.
G es una constante conocida como la constante de gravitación
universal o constante de Newton M se refiere a la masa del
cuerpo que provoca la aceleración y R es la distancia entre éste y
el cuerpo atraído. La tercera ley de Newton se expresa entonces
matemáticamente como
F=(GmM)/R2 (1)

20. La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su
movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese
algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción
de unos cuerpos sobre otros.
La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza.
Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la
aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es
la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la
siguiente manera:
F = m a
La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos
dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza
sobre A otra acción igual y de sentido contrario.
Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por
ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo
para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia
arriba.

21. •La segunda ley de Newton o ley de la interacción y la fuerza
"El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz
impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella
fuerza se imprime"
Esta ley explica las condiciones necesarias para modificar el
estado de movimiento o reposo de un cuerpo. Según Newton estas
modificaciones sólo tienen lugar si se produce una interacción
entre dos cuerpos, entrando o no en contacto (por ejemplo, la
gravedad actúa sin que haya contacto físico). Según la segunda
ley, las interacciones producen variaciones en el momento lineal, a
razón de

Siendo la fuerza, la derivada del momento lineal, dt la
derivada del tiempo.
La segunda ley puede resumirse en la fórmula
,
siendo la fuerza (medida en newtons) que hay que aplicar
sobre un cuerpo de masa m para provocar una aceleración .

22. Un objeto puede realizar un
trabajo por efecto de la energía
que produce su posición en el
espacio.
Cuando un objeto cae en un
campo gravitacional, el campo
ejerce una fuerza sobre él en la
dirección de su movimiento,
efectuando trabajo sobre él, con
lo cual incrementa su energía
cinética.
La energía que un objeto tiene
debido a su posición en el
espacio recibe el nombre de
energía potencial gravitacional.
Es la energía mantenida por un
campo gravitacional y
transferida al objeto conforme
éste cae.
El trabajo hecho por la
fuerza de gravitacional
cuando el bloque cae de y
i

a y
f
es igual a mgy
i
mgy
f

23. Para la energía potencial gravitacional de un objeto en un punto dado, se tiene
que ignorar la resistencia del aire y se debe de considerar que cuando cae el
bloque la única fuerza que hace trabajo sobre él es la gravitacional, mg. El
trabajo realizado por la fuerza gravitacional conforme el bloque experimenta un
desplazamiento hacia abajo s es el producto de la fuerza hacia abajo por el
desplazamiento, o
Wg = (mg) . s = (- mgj ) . (yf – yi)j = mgyi - mgyf
Después de esto la cantidad mgy se define como la energía potencial, Ug:
Ug = mgy
La energía potencial asociada a un objeto en cualquier punto en el espacio es
el producto del peso del objeto y de su coordenada vertical.
Si se sustituye U por los términos mgy en la expresión para Wg se tiene:
Wg = Ui - Uf
Con lo cual se puede decir que el trabajo realizado sobre cualquier objeto por la
fuerza gravitacional es igual al valor inicial de la energía potencial menos el
valor final de la energía potencial.

24. EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN .
El movimiento de rotación que desarrollan los cuerpos, depende
exclusivamente de la fuerza de repulsión que desarrolla la gravedad. Este
movimiento se produce por efecto de las ondas electromagnéticas de repulsión
que produce esta fuerza. La rotación se desarrolla cuando dos ondas
electromagnéticas, del mismo signo (+ +) o (- -), se enfrentan entre sí. Estas
producen una repulsión entre ellas que hace que uno de los cuerpos (el
secundario) se mueva dando vueltas sobre sí mismo, de forma proporcional a la
intensidad de su propia gravedad.
El movimiento de rotación en la Tierra, se produce por el
enfrentamiento de la magnetosfera de la Tierra con una
parte de la heliomagnetosfera del Sol. (Enfrentamiento
de dos campos de gravedad) El empuje se produce en
un punto exterior del espacio (magnetopausa) que se
encuentra entre una parte de la heliomagnetosfera del Sol
y la magnetosfera de la Tierra; ésta última hace que la
velocidad de rotación sea proporcional a la intensidad de
la gravedad de la Tierra que es el cuerpo que gira.

25. EL MOVIMIENTO DE TRASLACIÓN
El movimiento de traslación El movimiento de traslación
disminuye con el tiempo y el espacio. Con el tiempo, disminuye
a través de los grandes periodos (eras geológicas o
geoestelares) y con el espacio, según la Ley de la Gravitación
Universal de Newton, ésta disminuye proporcionalmente al
cuadrado de la distancia, del centro de gravedad.

26. ¡Levántese!
Si lo dijéramos a alguien: «Ahora se sentará usted en esa silla de tal manera, que,
sin estar atado, no podrá levantarse», lo más probable es que lo tomase a broma.
Pero hagamos la prueba. Sentémonos como indica la fig. 13, es decir, con el
cuerpo en posición vertical y sin meter las piernas debajo de la silla e intentemos
ponernos de pie, sin cambiar la posición de las piernas y sin echar el cuerpo hacia
adelante.
Fig. 13 En esta postura es imposible levantarse de la silla
¿Qué, no hay manera? Por más que tensemos nuestros
músculos, no conseguiremos levantarnos de la silla,
mientras no pongamos los pies debajo de ella y no
inclinemos el cuerpo hacia adelante. Para comprender por
qué ocurre esto, tendremos que hablar un poco del
equilibrio de los cuerpos en general y del equilibrio del
cuerpo humano en particular.

27. Este cilindro debe volcarse, puesto que la
vertical de su centro de gravedad no pasa
por la base.
Para que un objeto cualquiera colocado verticalmente no se vuelque, es
necesario que la vertical que pasa por su centro de gravedad no se salga
fuera de la base de dicho objeto. Por esta razón, el cilindro inclinado de la
fig. 14 tiene que volcarse. Pero si este mismo cilindro fuera tan ancho, que
la vertical trazada por su centro de gravedad no se saliera de los límites de
su base, no se volcaría.

28. Las llamadas torres inclinadas de Pisa, Bolonia o Arcángel (Figuras 15 a y 15
bsuperiores) no se caen, a pesar de su inclinación, porque la vertical de sus
centros de gravedad no rebasa los límites de sus bases (otro motivo, pero de
segundo orden, es la profundidad a que sus cimientos se hunden en tierra). Fig.
16. Cuando una persona está en pie, la vertical de su centro de gravedad pasa por
la superficie limitada por las plantas de sus pies. Una persona puesta de pie no se
cae, mientras la vertical de su centro de gravedad está comprendida dentro de la
superficie limitada por los bordes exteriores de las plantas de sus pies (fig. 16).

29. Fig. 16. Cuando una persona está en pie, la vertical de su centro de
gravedad pasa por la superficie limitada por las plantas de sus pies.
Por esto es tan difícil mantenerse sobre un solo pie y aún más sobre guardar el
equilibrio en el alambre, ya que en estas condiciones la base es muy pequeña y
la vertical del centro de gravedad puede rebasar sus límites fácilmente.

30. http://usuarios.lycos.es/lafisica/Grav.htm
http://www.fisicaweb.info/Cap_7.htm