Campo gravitatorio

Para determinar la fuerza del campo gravitatorio asociado a un cuerpo con un radio y una masa determinados, se establece la aceleración con la que cae un cuerpo de prueba (de radio y masa unidad) en el seno de dicho campo. Mediante la aplicación de la segunda ley de Newton, tornando los valores de la fuerza de gravedad conocida se puede obtener la aceleración de la gravedad.

Dicha aceleración tiene valores diferentes, dependiendo del cuerpo sobre el que se mida, y así, para la Tierra se considera un valor de 9,8 m/s² (que equivalen a 9,8 neutonios/kg), mientras que el valor que se obtiene para la superficie de la Luna es de tan solo 1,6 m/s², es decir, unas seis veces menor que el correspondiente a nuestro planeta, y en uno de los planetas gigantes del sistema solar, Júpiter, este valor seria de unos 24,9 m/s², o sea, unas dos veces el de la Tierra.

En un sistema aislado formado por dos cuerpos, uno de los cuales gira en torno al otro, teniendo el primero una masa mucho menor que el segundo y describiendo una orbita estable y circular alrededor del cuerpo que ocupa el centro, en dicho movimiento circular la fuerza centrífuga tiene un valor igual al de la centrípeta, debido a la existencia de la gravitación universal.

A partir de consideraciones como esta es posible deducir una ley de Kepler (la tercera), que relaciona el radio de la órbita que describe un cuerpo   alrededor de otro central con el   tiempo que tarda en barrer el área que dicha órbita encierra, y que afirma que el tiempo es  proporcional al radio.

Este resultado es de aplicación universal y se cumple asimismo para las órbitas elípticas, de las cuales la orbita circular es  un caso particular en el que los semiejes mayor y menor son iguales.

La velocidad que debe tener un satélite para poder  mantener su orbita alrededor de un cuerpo con una masa determinada recibe el nombre de velocidad orbital.

Por otro lado, para que el cuerpo pueda abandonar el campo gravitatorio de otro necesita superar la llamada velocidad de escape, que en el caso de la Tierra tiene un valor de 11,2 km/s (decir, que esta es la velocidad minima que permite que un cohete se eleve y salga hacia el espacio), mientras que en la Luna su valor es de 2,4 km/s y para el Sol seria de 617,7 km/s.

Si bien sobre la superficie de la Tierra los objetos son atraídos hacia el centro, en las inmediaciones de ella se producen situaciones chocantes, como por ejemplo en el caso de las naves que se encuentran en orbita alrededor del planeta.

En ellas los ocupantes se encuentran en caída libre y experimentan una fuerza igual a la aceleración de la gravedad, por lo que caen a la misma velocidad que la nave en la que se encuentra, y no experimentan movimiento respecto de ella, alcanzado así el estado de ingravidez.

Esta es la misma sensación  que experimentaría una persona que cayese encerrada en un ascensor abandonado a la acción del campo gravitatorio.

Publicado en Ciencias naturales y física