Masa de tierra
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Una escena de la película Gravity. En la vida real, la gravedad siempre nos hace caer, sobre todo a los científicos que intentan medir la fuerza gravitatoria. Por mucho que lo intenten, los físicos no se ponen de acuerdo en un valor preciso de la constante llamada “Big G”, que denota la fuerza de la gravedad. Es difícil de medir porque la gravedad es increíblemente débil en comparación con otras fuerzas fundamentales.
La discrepancia no es sólo embarazosa: conocer el verdadero valor de Big G es importante en varios campos. Por ejemplo, en los esfuerzos por unificar la relatividad general con la mecánica cuántica en una teoría cuántica de la gravedad.
Con el fin de resolver el problema, Schlamminger está organizando un “Laboratorio de ideas” bajo los auspicios de la Fundación Nacional de la Ciencia en julio. Científicos de numerosas disciplinas aportarán una lluvia de ideas sobre nuevas estrategias para medir la Gran G.
“En primer lugar, espero una idea realmente buena y nueva sobre cómo medir el Gran G. Las ideas completamente nuevas son raras, y puede que este deseo no se cumpla. Sin embargo, cuando se tiene una idea nueva, pueden avanzar mucho en la solución de un problema determinado… por lo demás, espero que se formen nuevas colaboraciones para abordar este problema… esto infundirá nueva energía en el campo, y hay muchas preguntas fascinantes que necesitan respuesta… y en el mejor de los casos ideales conseguimos una nueva determinación de alta precisión de big G”.
Valor de la fuerza gravitatoria
¿Significaría eso que la gravedad de Marte es realmente más pesada que la de la Tierra? ¿O el nivel de gravedad se basa en el tamaño y no en el peso? Billy parece saltar a una altura constante sin importar en qué planeta esté
Ahora resulta (gracias a un poco de cálculo multivariable) que una esfera perfecta (con una densidad constante en todo su recorrido) puede considerarse como un punto de masa situado en el centro de la esfera. Así, cuando estás de pie en la superficie de un planeta, m1 = la masa del planeta, m2 = tu masa, r = el radio del planeta. El volumen de una esfera es 4/3 * pi * r ^ 3. Así que si la densidad media del planeta es d, entonces m1 = 4/3 * pi * r ^ 3 * d, por lo que poner estos en la fórmula de Newton para la gravitación universal arriba da:
Así, el resultado de todo esto (ya que la r ^ 2 en el denominador se cancela, dejando una sola r en el numerador) es que para una densidad dada (que todos los planetas pequeños = rocosos, no gaseosos comparten aproximadamente) es directamente proporcional al radio del planeta.
Por eso Saturno, que tiene un diámetro muy superior al de la Tierra pero una densidad inferior a la del agua, tiene una gravedad inferior a la de la Tierra. De hecho, creo que Júpiter y quizá Neptuno son los únicos planetas cuya gravedad supera a la de la Tierra.
Unidad Si de la constante gravitacional
“Big” G es la constante gravitatoria de Newton y da la constante de proporcionalidad en la ley universal de gravitación de Newton que es la base de nuestra comprensión de la gravedad no relativista. La fuerza gravitatoria F entre dos cuerpos de masa m1 y m2 a una distancia R es:
Así, una manzana cae del árbol porque siente la fuerza gravitatoria de la Tierra y, por tanto, está sometida a la “gravedad”. La aceleración g=F/m1 debida a la gravedad en la Tierra puede calcularse sustituyendo la masa y los radios de la Tierra en la ecuación anterior y, por tanto, g= 9,81 m s-2.
Qué es g en física
La constante gravitacional (también conocida como la constante gravitacional universal, la constante de gravitación newtoniana o la constante gravitacional de Cavendish),[a] denotada por la letra G mayúscula, es una constante física empírica que interviene en el cálculo de los efectos gravitacionales en la ley de gravitación universal de Sir Isaac Newton y en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.
En la ley de Newton, es la constante de proporcionalidad que relaciona la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos con el producto de sus masas y el cuadrado inverso de su distancia. En las ecuaciones de campo de Einstein, cuantifica la relación entre la geometría del espaciotiempo y el tensor de energía-momento (también denominado tensor de tensión-energía).
La notación moderna de la ley de Newton que implica a G fue introducida en la década de 1890 por C. V. Boys. La primera medición implícita con una precisión de alrededor del 1% se atribuye a Henry Cavendish en un experimento de 1798[b].
Según la ley de gravitación universal de Newton, la fuerza de atracción (F) entre dos cuerpos puntuales es directamente proporcional al producto de sus masas (m1 y m2) e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, r, entre sus centros de masa: