Campo Gravitatorio - Concepto Y Representacion

Campo gravitatorio

Manuel Alonso (IES “Leonardo Da Vinci” de Alicante)

CAMPO GRAVITATORIO
CONCEPTO Y REPRESENTACIÓN DEL CAMPO GRAVITATORIO
El concepto newtoniano de fuerza encuentra dificultad para interpretar las fuerzas ejercidas a distancia. Podemos expresar esta dificultad mediante las siguientes preguntas: ¿Cómo es posible que se ejerzan fuerzas dos objetos (por ejemplo, dos cuerposcelestes), sin haber nada entre ellos? ¿Cuál puede ser el mecanismo de la interacción? En relación con estas cuestiones, dos siglos después de que Newton enunciara la ley de gravitación universal, se elaboró el concepto de campo, que rivalizó con la noción tradicional de fuerza y empezó a desplazarla. Lo introdujo Faraday (1791-1867) para interpretar las leyes que rigen las acciones entre cargas,corrientes eléctricas, e imanes, y pronto se mostró como uno de los conceptos más fructíferos de la física. Por definición, el campo gravitatorio (Eg) que produce un cuerpo en un punto cualquiera es igual al cociente entre la fuerza de atracción gravitatoria que dicho cuerpo ejerce sobre una masa testigo o masa de prueba colocada ahí y el valor de dicha masa de prueba. Para desarrollar de formaoperativa esta definición a la izquierda se ha representado la fuerza de atracción gravitatoria que ejerce un cuerpo celeste sobre un objeto de prueba. El módulo de dicha fuerza se calcula con la ley de gravitación universal:

Donde M es la masa del cuerpo celeste que produce el campo, m es la masa del cuerpo de prueba y r es la distancia entre los dos objetos (medida de centro a centro) Portanto, el módulo del campo gravitatorio que produce el cuerpo de masa M en el punto donde se colocó la masa testigo es:

Esta expresión dice que el valor del campo gravitatorio no depende de la masa testigo que se coloque en el punto (m), y sí de la masa (M) del cuerpo celeste que crea dicho campo y de la distancia (r) entre el punto y el centro de masas de dicho cuerpo celeste. Así se sustituye unainterpretación del fenómeno en función de la interacción gravitatoria entre dos cuerpos, por otra que atribuye el mecanismo de la interacción al campo creado por uno de ellos: El cuerpo celeste (de masa M) perturba el espacio, creando un campo gravitatorio, Eg, y, al colocar en cualquier punto del espacio perturbado otro cuerpo (de masa

m), se ejerce sobre él una fuerza proporcional a su masa yal campo: Fg = m·Eg
En la Web se puede descargar una animación Modellus que permite practicar el procedimiento que se ha de seguir para representar el campo gravitatorio que produce un cuerpo celeste. Cuando se desplaza un cursor alrededor de él, va

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Campo gravitatorio

Manuel Alonso (IES “Leonardo Da Vinci” de Alicante)

dibujando vectores representativos del campo gravitatorio encada punto (cada vector tiene la orientación de la fuerza que sufriría una la carga testigo colocada ahí y una longitud proporcional al valor del modulo del campo). Así se llena el espacio que rodea al cuerpo celeste de tales vectores y la totalidad de ellos representa al campo gravitatorio a su alrededor. Dicho campo tiene una geometría radial con respecto al centro de la esfera que, en primeraaproximación, representa al cuerpo celeste. Para completar la definición del campo se introduce el concepto de líneas de fuerza, cuyo trazado se realiza dibujando líneas tangentes a los vectores que representan el campo en cada punto. Como la fuerza gravitatoria es de atracción (y no se llega a anular a ninguna distancia), las líneas de fuerza del campo gravitatorio proceden de una distancia"infinita" y se dirigen hacia el cuerpo o hacia los cuerpos que lo producen. Conviene también observar que la densidad de líneas de fuerza es un indicador de la intensidad del campo en cada lugar, puesto que éste es más intenso cuanto más cerca nos encontramos del objeto que lo produce (región donde se aprietan las líneas de fuerza) y más débil a medida que nos alejamos de él (donde las líneas de...