Capítulo 6 gravitacion

Capítulo 6
Gravitación
 
Contenido:
1. ¿En qué se sostiene la Tierra
2. La ley de gravitación es universal
3. El peso de la Tierra
4. Mediciones de g al servicio de prospección
5. Gravedad bajo tierra
6. Energía gravitatoria
7. Cómo se mueven los planetas
8. Viajes interplanetarios
9. Si no hubiese Luna…
 
1. ¿En qué se sostiene la Tierra?
En tiempos remotos, a esta pregunta daban una respuestasimple: en tres ballenas. Naturalmente, no quedaba claro en qué se sostenían las ballenas. Sin embargo, a nuestros inocentes tatarabuelos esto no les desconcertaba.
Los conceptos fidedignos sobre el carácter del movimiento de la Tierra, sobre la forma de la Tierra, sobre muchas de las leyes del movimiento de los planetas alrededor del Sol, aparecieron mucho antes de que se diese la respuesta a lapregunta sobre las causas del movimiento de los planetas.
Y, en efecto, ¿en qué se «sostienen» la Tierra y los planetas? ¿Por qué éstos se mueven alrededor del Sol por unas trayectorias determinadas y no se escapan de ellas?
Durante largo tiempo no había respuesta a estas preguntas, y la iglesia, que luchaba contra el sistema de Copérnico del mundo, se aprovechaba de esto para negar el hecho delmovimiento de la Tierra.
El descubrimiento de la verdad lo debemos al gran sabio inglés Isaac Newton.
Una anécdota histórica dice que, estando sentado en el jardín debajo de un manzano observando cómo caían a la tierra las manzanas, una tras otra, a causa del viento, a Newton le vino la idea de la existencia de las fuerzas de gravitación entre todos los cuerpos del universo.
Como resultado deldescubrimiento de Newton, quedó claro que todo el consunto de fenómenos, que podríamos decir que son de carácter diverso, como por ejemplo, la caída de cuerpos libres a la tierra, los movimientos visibles de la Luna y del Sol, las mareas oceánicas, etc., representan la manifestación de una misma ley de la naturaleza: de la ley de gravitación universal.
Según esta ley, entre todos los cuerpos delUniverso, ya sean granos de arena, guisantes, piedras o planetas, actúan fuerzas de atracción mutua.
A primera vista, parece que la ley no es cierta, pues, nunca nos hemos dado cuenta de que los objetos que nos rodean se atrajesen entre sí. La Tierra atrae hacia sí cualquier cuerpo, de esto nadie tiene duda. Pero, ¿puede ser que esto sea una propiedad particular de la Tierra?
No, esto no es así. Laatracción de dos objetos cualesquiera es pequeña y no salta a la vista. Sin embargo, se puede revelar con experimentos especiales. Pero, esto lo trataremos más adelante.
La existencia de la gravitación universal, y sólo ésta, explica el equilibrio del sistema solar, el movimiento de los planetas y de otros cuerpos celestes.
La Luna se mantiene en la órbita por las fuerzas de la gravitación terrestre;la Tierra se mantiene en su trayectoria por las fuerzas de gravitación del Sol.
El movimiento circular de los cuerpos celestes se efectúa del mismo modo que el movimiento circular de la piedra atada a la cuerda.
Las fuerzas de gravitación universal son «cuerdas» invisibles que obligan a los cuerpos celestes a moverse por unas trayectorias determinadas.
La afirmación de la existencia de lasfuerzas de gravitación universal de por sí significaba poco. Newton halló la ley de gravitación y mostró de qué dependen estas fuerzas.
 
2. La ley de gravitación es universal
La primera pregunta que se hacía Newton era: ¿en qué se diferencia la aceleración de la Luna de la aceleración de la manzana? Mejor dicho, ¿qué diferencia hay entre, la aceleración g que crea el globo terrestre en su superficie, osea, a la distancia r del centro, y la aceleración creada por la Tierra a la distancia R, en que está la Luna de la Tierra?
Para calcular esta aceleración, hay que saber la velocidad del movimiento de la Luna y su distancia a la Tierra. Newton conocía estas dos magnitudes. La aceleración de la Luna resultó ser igual a 0,27 cm/s2, aproximadamente. Esto es unas 3600 veces menos que el valor de g,...