Para la física, un campo gravitatorio es el campo de fuerzas que tiene que ver con la gravedad.
¿Qué es la gravedad?
La gravedad pues es la fuerza de atracción de los cuerpos de acuerdo a su masa. La gravedad se encarga de reflejar la cantidad de materia en el cuerpo.
Como se produce la gravitación
La gravitación se origina por la acción de la fuerza de gravedad. Esa que el planeta Tierra ejerce sobre los cuerpos hacia el centro de ella. Ese centro donde los cuerpos son atraídos se les llama campo gravitatorio.
Este campo gravitatorio de donde la gravedad es la protagonista principal, es una de las cuatro fuerzas más importantes en el universo.
En la física clásica el campo gravitatorio se representa por un campo vectorial. Por otra parte en la física relativista, este campo gravitatorio se representa por un campo tensorial de segundo orden marcea.
Para que entiendas mejor te presento un ejemplo: colocas en cualquier lugar del espacio una masa G, el espacio de G tiene ciertas características que no tenía antes de colocar la masa G. Para comprobar este hecho coloca otra masa g y constata como se produce la interacción.
Esa interacción que ha producido la masa G se le llama campo gravitatorio. Decir que existe algo que lo rodea es meramente especulativo, ya que solo se nota esto cuando se coloca otra masa g, y a esta masa se le llama masa testigo o masa de prueba.
Fuerza del campo gravitatorio
La fuerza de los campos gravitatorios o la aceleración de la gravedad se nuestra en la física clásica con el símbolo g, en forma de campos de vectores o de líneas que tienen sentido y dirección.
Casi siempre se define como la fuerza ´unidad de masa que sentirá a la partícula que la abordará en presencia de una distribución de masa. Esto suele representarse en Newtons por kilogramo (N/kg).
La fórmula para calcular esta fuerza es: g = lim m→0 F/m en donde m es una masa de prueba y F es la fuerza gravitacional que actúa cobre esa masa.
Campo gravitatorio conocido
Un ejemplo que podrás entender a la perfección cuando se habla de un campo gravitatorio es el sistema solar. Los planetas gravitan alrededor del sol, se sienten atraídos por su fuerza gravitacional sobre sus masas y unos se acercan más que otros.
Por ser la masa de la Tierra de 5974x 1024 kg, esta genera un campo gravitatorio fuerte a su alrededor. Por esa razón, cada vez que dejas caer un objeto al suelo este irá directamente abajo. Esa fuerza que ejerce la Tierra también es un campo gravitacional pero esta vez de la Tierra.
La línea de campo
Esta línea es casi siempre el contexto del electromagnetismo. La curva cuya tangente ofrece la dirección del campo en ese punto.
De esta manera se obtiene que esta línea en perpendicular a las líneas equipotenciales en la dirección convencional de menor o mayor potencia.
Esta manera es la más fácil de esquematizar gráficamente un campo, aunque no tienen presencia física sino que son imaginarias.
Campo gravitatorio en la física relativista
Cuando hablamos de la relatividad general el campo gravitatorio no es un campo de fuerzas. Este es la trayectoria curva que los cuerpos persiguen en el espacio tridimensional, son solamente el reflejo de que el espacio-tiempo es curvo.
En esta teoría existe una partícula puntual en caída libre en el campo gravitatorio que sigue una línea de mínima curvatura y es llamada geodésica, sobre el espacio –tiempo curvo del que hablamos.
Por esta razón, la curvatura de las trayectorias tridimensionales se origina porque la línea más recta en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones no está como una recta, cuando las observas desde el espacio tridimensional.
En la física relativa, el campo gravitatorio es interpretado como una curvatura en el espacio tiempo que cuando se encuentra con la materia deja de ser plano.
En ese lugar donde no es plano se llama a este hecho campo gravitatorio local y al revés, ahí es donde se encuentra el campo gravitatorio de manera geométricamente curvo en el espacio-tiempo.
Esta teoría fue la aplicada por Einstein y muchos la catalogan como una estructura geométrica local del espacio-tiempo.
La física clásica y el campo gravitatorio
Esta teoría fue desarrollada por Newton. En esta oportunidad el campo gravitatorio se ve representado por un campo vectorial conservativo que posee líneas de campo abiertas.
Se puede llamar fuerza por unidad de masa que una partícula experimentará en presencia de una distribución de masa.
Su dimensiones tienen que ver entonces con la aceleración, aunque también podría ser la dimensión de fuerza por unidad de masa y expresar su intensidad, como dijimos antes, por kilogramo.
Ejemplos sencillos de campos gravitatorios
Estudiar la gravedad fue de las más grandes pasiones de personajes brillantes como Isaac Newton, Einstein, Aristóteles y Galileo Galilei entre otros.
En sencillo aunque que note percates, de los campos gravitatorios que ejercen su función en la vida cotidiana. El mundo mismo gira y gira y pasa un día tras otro y no te enteras de lo que aprendes. Aquí unos cuantos ejemplos para que te enteres de que sabes más de lo que piensas.
- Cuando caen las gotas de la lluvia desde el cielo. Las mismas caen hacia abajo y se pierden sobre la superficie.
- Las grandes caídas de agua, como ríos y cascadas, hacia donde se dirige el agua siempre es hacia abajo.
- Los arboles llenos de frutas dejan que estos caigan y cuando lo hacen van directo al suelo.
- Tan sencillo como permanecer de pie sobre el suelo es producto de la gravedad.
- La manera casi imposible que tienes de saltar cuando llevas algo pesado contigo.
- Si eres lanzado hacia arriba tu cuerpo pierde aceleración debido a la gravedad.
- El impulso y fuerza que realizas cuando conduces tu bicicleta.
- La luna alrededor de la Tierra en su movimiento de traslación.
- Cada una de las construcciones que te rodean se mantienen de pie gracias a la gravedad que las sostiene sobre las bases que fueron edificadas.
- Los movimientos que realizan los péndulos.
