La Gravedad Según Newton

La Gravedad Según Newton

José David Cárdenas

Unidad Educativa Virgilio Drouet, Quito – Ecuador

josecardenas@virgiliodrouet.edu.ec

Abstract- This document is a summary of the theory of gravity posed by the physical and mathematical Isaac Newton based on the fall of an apple, which was an inspiration for Newton to develop the theory of gravity. What we are going to see in this document is the apple´s inspiration, the theory of the gravity, the Newton's laws of motion and the experiment which he concludes that gravity exists.

Keywords: Gravity, Newton, Apple, Movement, Theory.

1. INTRODUCCION

Isaac Newton es siempre relacionado con su teoría de la gravedad, siempre se visualiza la manzana, la cual cayó sobre su cabeza y fue de inspiración para que pueda desarrollar la teoría de la gravitación y ley de gravitación universal.

Isaac Newton, fue uno de los mayores genios de la historia. Dando importantes aportes a las matemáticas, la astronomía y a la óptica, su mayor aportación fue en el campo de la física, ya que él fue el primero en demostrar que las leyes naturales que rigen el movimiento en la Tierra son las mismas que las del movimiento de los cuerpos celestes.

1. LA MANZANA

En un momento dado, Newton se sentó debajo de un árbol de manzana, y lo que pudo apreciar fue la caída de una de estas, en la cual él se cuestionó si la caída de una manzana podría explicar cómo es la órbita de la Luna, en ese instante Newton por primera vez comenzó a estudiar el movimiento de los cuerpos celestes con relación a la gravedad. Para poder comprender o dar una explicación lógica de su pregunta, tenía que usar otra fuerza (la inercia) la cual fue de gran ayuda ya que había sido formulada mucho antes. A pesar de eso ya era conocido que los objetos caían sobre la superficie de la tierra mucho antes de la época de Newton, y también ya se conocía el hecho de que todas las cosas que se suben deben bajar.

Lo que Newton concluyó fue que además de la inercia que actúa sobre la luna, tendría que existir otra fuerza diferente, o sino la luna se hubiera lanzado en línea recta hace mucho tiempo. Él se basó en la ley de qué el cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en MRU (movimiento rectilíneo uniforme). El resultado de su experimento fue una ley que se aplica a todo el universo, la ley de la inercia y la de gravedad y con la combinación de estas dos fuerzas la luna se mantiene en órbita sin ser expulsada hacia el espacio.

Galileo Galilei propuso que todos los objetos caen a la superficie de la tierra con la misma aceleración y que ésta es independiente a la masa del objeto. Isaac Newton conocía este concepto, y gracias a esto, él propuso una teoría más amplia sobre la gravedad. La teoría de Newton no solo estudió la caída de las manzanas en la superficie de la Tierra, sino que también estudio el movimiento de objetos más grandes lejos de la Tierra. 

[pic 1]

Figure 1: Momento en el que la manzana cayó sobre la cabeza de Newton

1. TEORÍA

Para desarrollar su teoría, Isaac Newton unificó dos fenómenos que se creían completamente diferentes (el movimiento de los objetos que caen hacia la tierra y el movimiento de los planetas que orbitan alrededor del sol).  El descubrimiento de Newton no fue que la manzana cayó al suelo debido a la gravedad, sino que descubrió que por la gravedad los planetas siguen rotando alrededor del sol.

La teoría muestra que dos objetos se atraen entre sí, y que su fuerza es proporcional a la masa y a la distancia que los separa (esta fuerza es llamada gravedad), esto dio como resultado que las interacciones gravitacionales siempre serán dos fuerzas con la misma dirección y módulo, pero direcciones opuestas.

También, él se basó en los descubrimientos, teorías y propuestas de los primeros astrónomos de la historia, se centró en estudiar leyes del movimiento planetario de Johannes Kepler. Una de las principales observaciones de estas leyes es que los planetas orbitan alrededor del sol en una órbita elíptica. Con la investigación de Kepler, Newton logró ampliar la información de las leyes del movimiento planetario para llegar a la teoría de la gravedad.

1. LEYES DE NEWTON

Las leyes de Newton fueron propuestas por el matemático Isaac Newton en 1687 en el libro Philosopiae Naturalis Principia Mathematica. Las leyes de newton son principios que están relacionados con el movimiento de los objetos y explican la mayoría de los fundamentos y teorías de la física y la mecánica clásica.

Existen 4 leyes fundamentales de Newton y son: la ley de la inercia, ley de la dinámica, ley de acción y reacción y la ley de la gravitación universal. Estas leyes están relacionadas con la fuerza, la velocidad y el movimiento de los objetos.

1. La primera ley (la ley de la inercia), propone que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que existan fuerzas que lo cambien. Estas fuerzas son el resultado de la acción de un cuerpo sobre otro, y si no ocurre ninguna otra acción, el cuerpo permanecerá infinitamente constante y se moverá en línea recta a una velocidad constante. El movimiento es relativo y esto depende desde donde lo está viendo un observador, así que es necesario un sistema de referencia para saber a qué movimiento se refiere. Esta ley se utiliza para definir un sistema de referencia inercial. Este sistema de referencia observa que los objetos sin fuerza se mueven a una velocidad constante.

1. La segunda ley (la ley de la dinámica), es acerca de la aplicación de la fuerza neta, sobre un cuerpo proporcional a la aceleración que éste obtiene. La fuerza como la aceleración es una magnitud vectorial, osea tiene una dirección y sentido. Esta ley debe ser expresada como La unidad de fuerza en el Sistema Internacional (Newton = N). Un Newton es la fuerza que hay que hacer sobre un cuerpo de un Kg de masa para que obtenga una aceleración de 1 m/s2. Este concepto solo funciona para cuerpos que tengan una masa constante. Si la masa es variable esta ley no puede ser válida.

1. La tercera ley (principio de acción y reacción), esta ley dice que toda acción hace una reacción igual, pero opuesta. La fuerza A sobre un cuerpo B es igual la fuerza de reacción del cuerpo B sobre el cuerpo A. Entonces, la fuerza de reacción tendrá la igual dirección y magnitud que la fuerza de acción, pero en dirección opuesta.

1. La ley de la gravitación universal nos dice que cuanto más cerca están dos objetos, más pesados son y más se atraen entre sí. Esto se refiere a que dos objetos se atraen entre sí con más o menos fuerza dependiendo de su masa es y de la distancia entre ellos. Entonces, la fuerza atraída por dos objetos es proporcional a sus masas y también es proporcional a la distancia que los separa. 

1. RESULTADOEXPERIMENTO CAVENDISH

El experimento de Cavendish o de la balanza de torsión fue la primera medida de la gravitación universal, y debido a la Ley de gravitación universal de Newton se logró determinar la masa de los planetas y del sol.

El propósito de este experimento era medir la rotación en la torsión causada por la gravedad aplicada por la esfera y las masas de los dos extremos.

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