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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

El pesoEl pesoEs la medida de la atracción que ejerce la Tierra sobre un cuerpo  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 determinado, es la medida de la fuerza que la gravedad ejerce sobre las cosas. Se expresa en una unidad de medida muy especial, las cosas. Se expresa en una unidad de medida muy especial, llamada Newton (Nw),  en honor al famoso físico inglés que descubrió llamada Newton (Nw),  en honor al famoso físico inglés que descubrió la fuerza de la gravedad.la fuerza de la gravedad.El peso se mide con un aparato llamado dinamómetro, con él se El peso se mide con un aparato llamado dinamómetro, con él se determina el peso científico de los cuerpos y se calcula multiplicando determina el peso científico de los cuerpos y se calcula multiplicando la masa  por 10 m /segla masa  por 10 m /seg22, valor aproximado de la fuerza de gravedad , valor aproximado de la fuerza de gravedad (g). Se usa la fórmula matemática(g). Se usa la fórmula matemáticaPeso (P) =  masa (m) x fuerza de gravedad (g).Peso (P) =  masa (m) x fuerza de gravedad (g).Entonces al colocarse una persona en la balanza se determina su 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 y a partir de ese valor es que puedes hallar el peso.

  Ejemplos:Ejemplos:

  Masa = 4 kg.Masa = 4 kg.Peso científico = 4 Kg. x 10m/segPeso científico = 4 Kg. x 10m/seg22   = 40 Nw.    = 40 Nw. Esto indica que kg.  X m /segEsto indica que kg.  X m /seg22 = Nw. = Nw. Masa (75 Kg)

Peso científico = 75Kg x 10 m/seg2 = 750 Nw.

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.

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.

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.

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

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".

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.

 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: )m1 y m2 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.

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.

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)

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.

•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     .

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 yi

a yf es igual a mgyi mgyf

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 - UfCon 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.

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.

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.

¡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.

Este cilindro debe volcarse, puesto que la Este cilindro debe volcarse, puesto que la vertical de su centro de gravedad no pasa vertical de su centro de gravedad no pasa

por la base. 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.

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).

Fig. 16. Cuando una persona está en pie, la vertical de su centro de 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. 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.

http://usuarios.lycos.es/lafisica/Grav.htm

http://www.fisicaweb.info/Cap_7.htm