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Diferencia entre revisiones de «Gravedad»

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{{otros usos|Intensidad del campo gravitatorio|la aceleración o intensidad de la gravedad}}
 
==Introducción==
 
[[Archivo:Acceleration-due-to-Gravity-on-Earth.png|thumb|Contribución de las aceleraciones centrífugas y de atracción mutua en la ''gravedad''.]]▼
 
La ''gravedad'' es una [[aceleración]] resultante de la [[suma vectorial]] de dos aceleraciones: por una parte,y de acuerdo a la [[ley de gravitación universal]], la acelaración debida a la atracción mutua entre el planeta o satélite y el cuerpo considerado, y por otra parte la [[aceleración centrífuga]] debida a la rotación del planeta o satélite. Se la designa con la letra "g", y es aproximadamente constante en la superficie del planeta o satélite.
 
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Como es una aceleración, se mide en [[metro|m]]/[[segundo|s]]<sup>2</sup>. Si el planeta es la [[Tierra]], el valor de "''g''" al nivel del mar varía entre 9,789 m/s<sup>2</sup> en el ecuador y 9,832 m/s<sup>2</sup> en los polos. Se toma como valor promedio, denominada ''gravedad estándar'', al valor g=9,80665 m/s<sup>2</sup>.
 
[[Archivo:Sir Isaac Newton 1702.jpg|thumb|'''Sir [[Isaac Newton]]''' formuló la [[Ley de gravitación universal|Ley de Gravitación Universal]].]] ▼
 
Tiene relación con la fuerza que se conoce como ''[[peso]]''. El ''peso'' es la [[fuerza]] con que es atraído cualquier objeto debido a la [[aceleración de la gravedad]], que actúa sobre la [[masa]] del objeto. De acuerdo a la [[segunda ley de Newton]], tenemos que:
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En otros planetas o satélites, el peso de los objetos varía si la masa de los planetas o satélites es diferente (mayor o menor) a la masa de la Tierra.
 
▲[[Archivo:Sir Isaac Newton 1702.jpg|thumb|'''Sir [[Isaac Newton]]''' formuló la [[Ley de gravitación universal|Ley de Gravitación Universal]].]]
Los efectos de la gravedad son siempre atractivos, y la fuerza resultante se calcula respecto del [[centro de gravedad]] de ambos objetos (en el caso de la Tierra, el centro de gravedad es su centro de masas, al igual que en la mayoría de los cuerpos celestes de características homogéneas).
 
La gravedad tiene un alcance teórico infinito, sin embargo, la fuerza es mayor si los objetos están cerca uno del otro, y mientras se van alejando dicha fuerza pierde intensidad. La pérdida de intensidad de esta fuerza es proporcional al cuadrado de la distancia que los separa. Por ejemplo, si se aleja un objeto de otro al doble de distancia, entonces la fuerza de gravedad será la cuarta parte.
 
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== Variaciones de la gravedad en lugares diferentes de la Tierra ==
[[Archivo:Geoids sm.jpg|thumb|Anomalías del campo gravitacional terrestre (expresado en [[Gal (unidad)|miligal]]<ref>1 miligal = 10<sup>-5</sup> m/s<sup>2</sup>.</ref>) respecto del valor estimado, considerando la variación del radio terrestre.]]▼
 
La fuerza de gravedad en la superficie de la Tierra no es exactamente igual en todos los sitios. Existen pequeñas variaciones de un lugar a otro. Hay varios factores que intervienen para que así ocurra:▼
 
====Latitud====
▲[[Archivo:Acceleration-due-to-Gravity-on-Earth.png|thumb|Contribución de las aceleraciones centrífugas y de atracción mutua en la ''gravedad''.]]
 
Debido a la [[rotación de la Tierra]], los cuerpos experimentan una [[fuerza centrífuga]] que varía según la [[latitud]]: es máxima en el [[ecuador]] y nula en los [[polo]]s. Esa fuerza centrífuga hace disminuir el efecto de la [[atracción gravitatoria]], y la desvía de su dirección original hacia el centro de la Tierra.
 
A nivel del mar, la siguiente fórmula nos da el valor de "g" a una latitud <math> \ \phi</math>:
 
:<math>g_{\phi}=9.780 327 \left( 1+0.0053024\sin^2 \phi-0.0000058\sin^2 2\phi \right) \ m/s^2 </math>
 
donde
:<math> \ g_{\phi}</math> = aceleración de la gravedad en m·s<sup>-2</sup> en la latitud :<math> \ \phi</math>
 
=====La forma de la Tierra=====
 
[[Archivo:Southern ocean gravity hg.png|thumb|Variación de la gravedad en el hemisferio [[Antártico]].]]
 
▲La fuerza de gravedad en la superficie de la Tierra no es exactamente igual en todos los sitios. Existen pequeñas variaciones de un lugar a otro. HayPrincipalmente variosson factoresdos quelos intervienen parafactores quecausantes asíde ocurraesto:
Además, el campo gravitatorio aumenta con la [[latitud]] debido a otro efecto: el achatamiento de la Tierra en los polos (también como consecuencia de la fuerza centrífuga) hace que la distancia ''r'' se reduzca a medida que la latitud aumenta. La fuerza de atracción es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, lo cual significa que estando en el [[Ecuador terrestre|ecuador]] la fuerza de gravedad es menor que en otras latitudes, y a medida que nos vayamos desplazando al sur o al norte, la fuerza de gravedad se va incrementando. Entre los dos efectos, la fuerza centrífuga y el achatamiento de los polos, hacen que la gravedad en el ecuador sea un 0.5 % menor que en los polos.▼
 
A efectos de los cálculos del [[campo gravitatorio]] de la Tierra, generalmente se considera que su forma es una [[esfera]] de [[densidad]] uniforme.* La forma de la superficie de la Tierra es en realidad más próxima a un [[esferoide]] oblato, que además no tiene una densidad uniforme, por lo que su campo gravitatorio no es un [[campo central]] exacto, y esto se refleja en un [[momento cuadripolar]] no nulo. El efecto del momento cuadripolar por ejemplo es importante en el diseño de [[Satélite artificial|satélites artificiales]].▼
Estos dos factores influyen además en la [[dirección]] de la gravedad. La [[atracción gravitatoria]] no está dirigida al centro de la Tierra, sino perpendicular a la superficie de [[geoide]], lo que hace desviarla hacia el polo opuesto. Aproximadamente la mitad de la desviación se debe a la fuerza centrífuga, y la otra mitad a la masa adicional alrededor del ecuador, que provoca un cambio en la dirección de la fuerza de la gravedad con respecto a lo que sería su dirección en una Tierra esférica.
* Además, las irregularidades de la superficie y ciertas homogeneidades continentales provocan pequeñas perturbaciones del campo a lo largo de la superficie.▼
 
▲Además,El primer factor mencionado provoca que el campo gravitatorio aumentaaumente con la [[latitud]] debido a otrodos efectoefectos: el achatamiento de la Tierra en los polos (también como consecuencia de la fuerza centrífuga) hace que la distancia ''r'' se reduzca a medida que la latitud aumenta.<ref>Además, la rotación terrestre genera Launa [[fuerza decentrífuga]] atracciónque es inversamentemáxima proporcionalen alla cuadrado[[Línea deecuatorial]] lay distancianula en los polos, loinfluyendo cualen significael [[peso]].</ref> Es decir, que estando en el [[Ecuador terrestre|ecuador]] la fuerza de gravedad es menor que en otras latitudes, y a medida que nos vayamos desplazando al sur o al norte, la fuerza de gravedad se va incrementando. EntreCuando loslleguemos dos efectos, la fuerza centrífuga y el achatamiento dea los polos, hacen que la gravedad enserá elmáxima ecuador(aunque seacon unpoca 0.5 % menor que en los polosdiferencia).
▲A efectos de los cálculos del [[campo gravitatorio]] de la Tierra, generalmente se considera que su forma es una [[esfera]] de [[densidad]] uniforme. La forma de la superficie de la Tierra es en realidad más próxima a un [[esferoide]] oblato, que además no tiene una densidad uniforme, por lo que su campo gravitatorio no es un [[campo central]] exacto, y esto se refleja en un [[momento cuadripolar]] no nulo. El efecto del momento cuadripolar por ejemplo es importante en el diseño de [[Satélite artificial|satélites artificiales]].
 
Los valores de <math>|\mathbf{g}|</math> (la fuerza [[magnitud específica|específica]] de la gravedad) en el ecuador y en los polos son respectivamente:<ref>[http://www.phy6.org/stargaze/Mframes3.htm http://www.phy6.org/stargaze/Mframes3.htm]</ref>
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{{ecuación|<math>|\mathbf g_{ec}| = 9,78\ \frac{\mbox{m}}{\mbox{s}^2} \qquad |\mathbf g_{po}| = 9,8322\ \frac{\mbox{m}}{\mbox{s}^2}</math>||left}}
 
Además, el efecto del momento cuadripolar hace que los satélites artificiales que orbitan alrededor de la tierra estén sometidos a un [[momento de fuerza|torque]] que impide que tengan órbitas cerradas o exactamente [[movimiento periódico|periódicas]].
=====Altura=====
[[Imagen: Earth-G-force.png | thumb | right | 200px | intensidad del campo gravitatorio de la Tierra]]
La gravedad dismiuye con la altura, ya que a mayor altura, es mayor la distancia al centro de la Tierra. La variación de la gravedad con respecto a la altura está expresada en la siguiente fórmula:
 
LasEl variaciones locales en [[topografía]] (como la presencia de montañas) y [[geología]] (como la densidad de las rocas en las inmediaciones)segundo sonfactor lases el responsablesresponsable de que existan pequeñas variaciones en un lugar sin que tenga que ver la latitud. A veces hay una pequeña variación en una zona quedistante distade otra pocos kilómetros de otra. Estas variaciones se deben a que cerca de la superficie pueden existir rocas de densidad mayor a la normal (llamadas [[mascon]]), lo que produce que sea mayor la gravedad sobre esos lugares. Esas irregularidades fueron causantes de sorpresivos cambios de dirección en satélites artificiales, motivo por el cual se empezó a estudiar el fenómeno. Las variaciones mencionadas son tan pequeñas que sólo se las puede detectar con instrumentos de gran precisión.▼
<math>g_h=g_0(\frac{r_e}{r_e+h})^2</math>
 
Esas pequeñas irregularidades respecto de los valores medios pueden utilizarse para estudiar la distribución de [[densidad]] en la corteza terrestre empleando técnicas de [[gravimetría (geofísica)|gravimetría)]].▼
donde
* <math>g_h\,</math> es la medida de la gravedad a la altura <math>h\,</math> con respecto al nivel del mar.
* <math>r_e\,</math> es el radio medio de la Tierra.
* <math>g_0\,</math> es la gravedad estándar.
 
La fuerza de gravedad es máxima en la superficie terrestre. La gravedad ejercida sobre los objetos que están sobre la superficie tiende a disminuir al alejarse del planeta, por aumentar la distancia ''r'' entre las masas implicadas. Sin embargo, también disminuye al adentrarse en el interior de la Tierra, ya que cada vez una porción mayor de masa del planeta la rodea, contrarrestándose las fuerzas ejercidas en direcciones opuestas. En el centro de la Tierra la gravedad es nula porque se contrarrestan todas las fuerzas de atracción, aunque está sometido a una enorme presión por el peso de las capas superiores del planeta. ▼
En esta fórmula no se consideran las variaciones de densidad de la Tierra. En realidad, hay un máximo de 10,7 m / s ² en el límite del núcleo de la Tierra, debido a un marcado aumento de la densidad en esa zona.
 
=====Topografía local y geología=====
 
▲[[Archivo:Geoids sm.jpg|thumb|Anomalías del campo gravitacional terrestre (expresado en [[Gal (unidad)|miligal]]<ref>1 miligal = 10<sup>-5</sup> m/s<sup>2</sup>.</ref>) respecto del valor estimado, considerando la variación del radio terrestre.]]
 
▲Las variaciones locales en [[topografía]] (como la presencia de montañas) y [[geología]] (como la densidad de las rocas en las inmediaciones) son las responsables de que existan pequeñas variaciones en un lugar sin que tenga que ver la latitud. A veces hay una pequeña variación en una zona que dista pocos kilómetros de otra. Estas variaciones se deben a que cerca de la superficie pueden existir rocas de densidad mayor a la normal (llamadas [[mascon]]), lo que produce que sea mayor la gravedad sobre esos lugares. Esas irregularidades fueron causantes de sorpresivos cambios de dirección en satélites artificiales, motivo por el cual se empezó a estudiar el fenómeno. Las variaciones mencionadas son tan pequeñas que sólo se las puede detectar con instrumentos de gran precisión.
 
▲* Además, las irregularidades de la superficie y ciertas homogeneidades continentales provocan pequeñas perturbaciones del campo a lo largo de la superficie.
▲Esas pequeñas irregularidades respecto de los valores medios pueden utilizarse para estudiar la distribución de [[densidad]] en la corteza terrestre empleando técnicas de [[gravimetría (geofísica)|gravimetría)]].
▲La gravedad ejercida sobre los objetos que están sobre la superficie tiende a disminuir al alejarse del planeta, por aumentar la distancia ''r'' entre las masas implicadas. Sin embargo, también disminuye al adentrarse en el interior de la Tierra, ya que cada vez una porción mayor de masa del planeta la rodea, contrarrestándose las fuerzas ejercidas en direcciones opuestas. En el centro de la Tierra la gravedad es nula porque se contrarrestan todas las fuerzas de atracción, aunque está sometido a una enorme presión por el peso de las capas superiores del planeta.
 
{{VT|Campo gravitatorio}}
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{{listaref|2}}
 
<ref>http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=310</ref>
== Bibliografía ==
 
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{{commonscat|Gravitation}}
*[http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/celeste/constante/constante.htm Medida de la constante G de la Gravitación Universal, en sc.ehu.es] <small>(ac. 04-04-09)</small>
 
*http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=310
[[Categoría:Mecánica]]
[[Categoría:Gravedad| ]]
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