Qué es la gravedad y cómo se mide

La gravedad es la consecuencia que hace que los cuerpos con masa se atraigan entre sí. En términos más técnicos, la gravedad es una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo alrededor de un objeto masivo. Como consecuencia de esta curvatura los objetos experimentan un aumento de la aceleración de su movimiento inercial.

La condición natural de movimiento de los cuerpos es la caída libre, y en este momento, mientras caes, sientes una sensación de ingravidez a causa de la curvatura del espacio. En cambio, cuando estamos parados en la superficie sentimos un peso, una fuerza de inercia, que no es más que el efecto de la Tierra que frena nuestro movimiento natural, es decir, nuestra caída libre.

Dependiendo de la dirección de estas fuerzas de inercia, estas se sumarán o restarán al peso, y serán mayores a medida que aumente la aceleración. Gracias a ello, experimentamos un mayor peso al subir en un ascensor y una sensación de ligereza cuando bajamos. Estas sensaciones aumentarían si el ascensor fuera más rápido. Esta misma aceleración corresponde a lo que conocemos como gravedad.

La gravedad fue descrita por primera vez por Newton, y después replanteada por Albert Einstein como una curvatura del espacio en su teoría general de la relatividad, la cual revolucionó nuestra comprensión de la fuerza de la gravedad.

La fuerza de la gravedad es la razón por la cual los planetas orbitan alrededor del Sol y, también, por la que los objetos caen al suelo cuando se sueltan. Por tanto, la gravedad es omnipresente y afecta a todos los objetos en el universo.

La gravedad depende de dos factores principales: la masa de los objetos involucrados y la distancia entre ellos. A mayor masa de los objetos, mayor es la fuerza de la gravedad entre ellos. Por otro lado, a mayor distancia entre los objetos, menor es la fuerza de la gravedad.

Imaginando el espacio como una red de pesca, los cuerpos más grandes deformarán una mayor superficie de este, curvando la tela y proporcionando una zona de aceleración mayor que un cuerpo pequeño. En cuanto a la distancia, las perturbaciones en el espacio de los cuerpos alcanzan solo aquellos objetos que se encuentran en su rango de acción, en esa curvatura. Por tanto, cuanto más cerca, mayor es su influencia. A continuación, desvelaremos quién descubrió la gravedad y lo que ello implica.

El descubrimiento de la gravedad como una fuerza que gobierna los movimientos de los cuerpos celestes se atribuye a Isaac Newton en el siglo XVII. Según la historia, Newton formuló su teoría de la gravedad después de observar la caída de una manzana desde un árbol. Este evento lo llevó a preguntarse por qué la manzana cayó al suelo en lugar de moverse en otra dirección.

Su trabajo culminó en la formulación de la Ley de la gravitación universal, que establece que todos los cuerpos en el universo se atraen mutuamente con una fuerza proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Sin embargo, es importante señalar que la comprensión de la fuerza de la gravedad ha evolucionado con el tiempo. Aunque Newton fue el primero en formular una teoría matemática precisa, la idea de que los cuerpos se atraen entre sí no era completamente nueva en su época.

La interpretación más aceptada vino de la mano de Albert Einstein que, utilizando las matemáticas desarrolladas por Bernhard Riemann, invirtió 10 años de su vida en desarrollar su teoría de la relatividad especial junto con la gravedad. En este camino, se dio cuenta del efecto de ingravidez en caída libre, formulando la teoría de la relatividad general.

Mediante el principio de equivalencia, determino que el movimiento acelerado y gravedad eran términos equivalentes, y que, si el primero produce una curvatura del espacio tiempo, la gravedad bien podía ser lo mismo. La gravedad ya no era una fuerza como había imaginado Newton, sino una consecuencia natural de la curvatura del espacio.

Te recomendamos la lectura de nuestro artículo acerca de la Teoría de la relatividad de Einstein.

Medir la fuerza de la gravedad implica determinar la aceleración que ésta causa en los objetos. En la Tierra, esta aceleración, conocida como aceleración de la gravedad, tiene un valor aproximado de 9.81 metros por segundo al cuadrado (m/s²). Este valor puede variar ligeramente dependiendo de la altitud y la latitud.

Un método común para medir la aceleración de la gravedad en un laboratorio es mediante el uso de un péndulo. Al medir el período de oscilación de un péndulo y conocer su longitud, es posible calcular la aceleración de la gravedad usando la fórmula:

F = G m1 m2/r²

Donde:

• F es la fuerza gravitacional entre los dos cuerpos.
• G es la constante de gravitación universal, que tiene un valor de aproximadamente 6.674×10−11 N⋅m2/kg2
• m¹​ y m² son las masas de los dos cuerpos.
• r es la distancia entre los centros de masa de los dos cuerpos.

Como es lógico, distintos cuerpos ejercerán distintas gravedades en su entorno. Como nos referimos a la masa de los cuerpos, debemos entender el papel que adquieren conceptos como la masa en la ecuación de la gravedad.

En este sentido, el planeta Saturno es un gigante gaseoso con una densidad mucho más baja que la Tierra. Sin embargo, su gravedad es similar al planeta azul, ¿por qué esto es así?

Saturno está compuesto por materiales mucho menos densos que la Tierra y a priori debería tener una gravedad mucho menor. Como se puede ver en la ecuación de la gravedad, el radio de los cuerpos tiene una importante influencia sobre ella. Saturno supera el radio de la Tierra en 9.5 veces y como el radio es inversamente proporcional al valor de la gravedad, el efecto que se siente en la superficie de Saturno disminuye a medida que aumenta la distancia desde su centro. Como consecuencia, los valores de la gravedad en ambos planetas son similares a pesar de las abismales diferencias en propiedades tan importantes e influyentes como la masa o el radio.

Si deseas leer más artículos parecidos a Qué es la gravedad y cómo se mide, te recomendamos que entres en nuestra categoría de Física.