La fuerza de la gravedad. Qué es la ley de la gravitación universal: la fórmula del gran descubrimiento

A pesar de que la gravedad es la interacción más débil entre objetos en el Universo, su importancia en física y astronomía es enorme, ya que puede influir en objetos físicos a cualquier distancia en el espacio.

Si está interesado en la astronomía, probablemente se habrá preguntado qué es un concepto como la gravedad o la ley de la gravitación universal. La gravedad es la interacción fundamental universal entre todos los objetos del Universo.

El descubrimiento de la ley de la gravedad se atribuye al famoso físico inglés Isaac Newton. Probablemente muchos de vosotros conocéis la historia de la manzana que cayó sobre la cabeza del famoso científico. Sin embargo, si profundizamos en la historia, podemos ver que los filósofos y científicos de la antigüedad, como Epicuro, pensaban en la presencia de la gravedad mucho antes de su época. Sin embargo, fue Newton quien describió por primera vez la interacción gravitacional entre cuerpos físicos en el marco de la mecánica clásica. Su teoría fue desarrollada por otro científico famoso, Albert Einstein, quien en su teoría general de la relatividad describió con mayor precisión la influencia de la gravedad en el espacio, así como su papel en el continuo espacio-tiempo.

La ley de gravitación universal de Newton establece que la fuerza de atracción gravitacional entre dos puntos de masa separados por una distancia es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y directamente proporcional a ambas masas. La fuerza de gravedad es de largo alcance. Es decir, independientemente de cómo se mueva un cuerpo con masa, en la mecánica clásica su potencial gravitacional dependerá puramente de la posición de este objeto en un momento dado en el tiempo. Cuanto mayor es la masa de un objeto, mayor es su campo gravitacional y más poderosa es la fuerza gravitacional que tiene. Los objetos espaciales como galaxias, estrellas y planetas tienen la mayor fuerza gravitacional y, en consecuencia, campos gravitacionales bastante fuertes.

Campos gravitacionales

El campo gravitacional de la Tierra

El campo gravitacional es la distancia dentro de la cual se produce la interacción gravitacional entre objetos del Universo. Cuanto mayor es la masa de un objeto, más fuerte es su campo gravitacional y más notable es su impacto sobre otros cuerpos físicos dentro de un determinado espacio. El campo gravitacional de un objeto es potencial. La esencia de la afirmación anterior es que si introduces la energía potencial de atracción entre dos cuerpos, entonces no cambiará después de mover este último a lo largo de un circuito cerrado. De aquí surge otra famosa ley de conservación de la suma de energía potencial y cinética en un circuito cerrado.

En el mundo material, el campo gravitacional es de gran importancia. Lo poseen todos los objetos materiales del Universo que tienen masa. El campo gravitacional puede influir no sólo en la materia, sino también en la energía. Gracias a la influencia de los campos gravitacionales de objetos cósmicos tan grandes como los agujeros negros, los quásares y las estrellas supermasivas, se forman sistemas solares, galaxias y otros cúmulos astronómicos que se caracterizan por una estructura lógica.

Datos científicos recientes muestran que el famoso efecto de la expansión del Universo también se basa en las leyes de la interacción gravitacional. En particular, la expansión del Universo se ve facilitada por poderosos campos gravitacionales, tanto de sus objetos pequeños como de los más grandes.

Radiación gravitacional en un sistema binario.

La radiación gravitacional u onda gravitacional es un término introducido por primera vez en la física y la cosmología por el famoso científico Albert Einstein. La radiación gravitacional en la teoría de la gravitación se genera por el movimiento de objetos materiales con aceleración variable. Durante la aceleración de un objeto, una onda gravitacional parece "desprenderse" de él, lo que provoca oscilaciones del campo gravitacional en el espacio circundante. A esto se le llama efecto de onda gravitacional.

Aunque las ondas gravitacionales son predichas por la teoría general de la relatividad de Einstein, así como por otras teorías de la gravedad, nunca han sido detectadas directamente. Esto se debe principalmente a su extrema pequeñez. Sin embargo, en astronomía existen evidencias indirectas que pueden confirmar este efecto. Así, el efecto de una onda gravitacional se puede observar en el ejemplo de la convergencia de estrellas dobles. Las observaciones confirman que la tasa de convergencia de las estrellas dobles depende en cierta medida de la pérdida de energía de estos objetos cósmicos, que presumiblemente se gasta en radiación gravitacional. Los científicos podrán confirmar de forma fiable esta hipótesis en un futuro próximo utilizando la nueva generación de telescopios avanzados LIGO y VIRGO.

En la física moderna, existen dos conceptos de mecánica: clásica y cuántica. La mecánica cuántica se desarrolló hace relativamente poco tiempo y es fundamentalmente diferente de la mecánica clásica. En la mecánica cuántica, los objetos (cuantos) no tienen posiciones ni velocidades definidas; aquí todo se basa en la probabilidad. Es decir, un objeto puede ocupar un determinado lugar en el espacio en un determinado momento. No se puede determinar con seguridad dónde se moverá a continuación, sino sólo con un alto grado de probabilidad.

Un efecto interesante de la gravedad es que puede doblar el continuo espacio-tiempo. La teoría de Einstein afirma que en el espacio alrededor de un haz de energía o de cualquier sustancia material, el espacio-tiempo es curvo. En consecuencia, la trayectoria de las partículas que caen bajo la influencia del campo gravitacional de esta sustancia cambia, lo que permite predecir la trayectoria de su movimiento con un alto grado de probabilidad.

Teorías de la gravedad

Hoy en día los científicos conocen más de una docena de teorías diferentes sobre la gravedad. Se dividen en teorías clásicas y alternativas. El representante más famoso de la primera es la teoría clásica de la gravedad de Isaac Newton, inventada por el famoso físico británico en 1666. Su esencia radica en el hecho de que un cuerpo masivo en mecánica genera un campo gravitacional a su alrededor, que atrae hacia sí objetos más pequeños. A su vez, estos últimos también tienen un campo gravitacional, como cualquier otro objeto material del Universo.

La siguiente teoría popular de la gravedad fue inventada por el mundialmente famoso científico alemán Albert Einstein a principios del siglo XX. Einstein pudo describir con mayor precisión la gravedad como fenómeno y también explicar su acción no solo en la mecánica clásica, sino también en el mundo cuántico. Su teoría general de la relatividad describe la capacidad de una fuerza como la gravedad para influir en el continuo espacio-tiempo, así como en la trayectoria de las partículas elementales en el espacio.

Entre las teorías alternativas de la gravedad, la teoría relativista, inventada por nuestro compatriota, el famoso físico A.A., quizás merezca la mayor atención. Logunov. A diferencia de Einstein, Logunov argumentó que la gravedad no es un campo de fuerza geométrico, sino físico real y bastante fuerte. Entre las teorías alternativas de la gravedad también se conocen la escalar, la bimétrica, la cuasilineal y otras.

1. Para las personas que estuvieron en el espacio y regresaron a la Tierra, al principio es bastante difícil acostumbrarse a la fuerza de la influencia gravitacional de nuestro planeta. A veces esto lleva varias semanas.
2. Se ha comprobado que el cuerpo humano en estado de ingravidez puede perder hasta el 1% de la masa de la médula ósea por mes.
3. Entre los planetas del sistema solar, Marte tiene la menor fuerza gravitacional y Júpiter la mayor.
4. La conocida bacteria Salmonella, que causa enfermedades intestinales, se comporta más activamente en estado de ingravidez y es capaz de causar mucho más daño al cuerpo humano.
5. Entre todos los objetos astronómicos conocidos del Universo, los agujeros negros tienen la mayor fuerza gravitacional. Un agujero negro del tamaño de una pelota de golf podría tener la misma fuerza gravitacional que todo nuestro planeta.
6. La fuerza de gravedad en la Tierra no es la misma en todos los rincones de nuestro planeta. Por ejemplo, en la región de la Bahía de Hudson en Canadá es más baja que en otras regiones del mundo.

El fenómeno más importante que los físicos estudian constantemente es el movimiento. Fenómenos electromagnéticos, leyes de la mecánica, procesos termodinámicos y cuánticos: todo esto es una amplia gama de fragmentos del universo estudiados por la física. Y todos estos procesos se reducen, de una forma u otra, a una cosa: a.

En contacto con

Todo en el Universo se mueve. La gravedad es un fenómeno común a todas las personas desde la infancia; nacimos en el campo gravitacional de nuestro planeta; este fenómeno físico lo percibimos en el nivel intuitivo más profundo y, al parecer, ni siquiera requiere estudio.

Pero, por desgracia, la pregunta es por qué y ¿Cómo se atraen todos los cuerpos?, hasta el día de hoy no se ha divulgado completamente, aunque se ha estudiado ampliamente.

En este artículo veremos qué es la atracción universal según Newton, la teoría clásica de la gravedad. Sin embargo, antes de pasar a fórmulas y ejemplos, hablaremos de la esencia del problema de la atracción y le daremos una definición.

Quizás el estudio de la gravedad se convirtió en el comienzo de la filosofía natural (la ciencia de comprender la esencia de las cosas), quizás la filosofía natural dio lugar a la cuestión de la esencia de la gravedad, pero, de una forma u otra, la cuestión de la gravitación de los cuerpos. Se interesó por la antigua Grecia..

El movimiento se entendía como la esencia de la característica sensorial del cuerpo, o mejor dicho, el cuerpo se movía mientras el observador lo veía. Si no podemos medir, pesar o sentir un fenómeno, ¿significa esto que ese fenómeno no existe? Naturalmente, no significa eso. Y desde que Aristóteles entendió esto, comenzaron las reflexiones sobre la esencia de la gravedad.

Resulta que hoy, después de muchas decenas de siglos, la gravedad es la base no solo de la gravedad y la atracción de nuestro planeta, sino también la base del origen del Universo y de casi todas las partículas elementales existentes.

tarea de movimiento

Realicemos un experimento mental. Tomemos una bolita en nuestra mano izquierda. Tomemos el mismo de la derecha. Soltemos la bola derecha y empezará a caer. El izquierdo permanece en la mano, todavía inmóvil.

Detengamos mentalmente el paso del tiempo. La bola derecha que cae “cuelga” en el aire, la izquierda todavía permanece en la mano. La bola derecha está dotada de la “energía” del movimiento, la izquierda no. Pero ¿cuál es la diferencia profunda y significativa entre ellos?

¿Dónde y en qué parte de la bola que cae está escrito que debe moverse? Tiene la misma masa, el mismo volumen. Tiene los mismos átomos y no se diferencian de los átomos de una bola en reposo. Pelota tiene? Sí, esta es la respuesta correcta, pero ¿cómo sabe la pelota qué tiene energía potencial y dónde está registrada?

Ésta es precisamente la tarea que se propusieron Aristóteles, Newton y Albert Einstein. Y los tres brillantes pensadores resolvieron en parte este problema por sí mismos, pero hoy hay una serie de cuestiones que requieren solución.

la gravedad de newton

En 1666, el mayor físico y mecánico inglés, I. Newton, descubrió una ley que permite calcular cuantitativamente la fuerza por la cual toda la materia del Universo tiende entre sí. Este fenómeno se llama gravedad universal. Cuando le pregunten: "Formule la ley de la gravitación universal", su respuesta debería ser así:

La fuerza de interacción gravitacional que contribuye a la atracción de dos cuerpos se localiza. en proporción directa a las masas de estos cuerpos y en proporción inversa a la distancia entre ellos.

¡Importante! La ley de atracción de Newton utiliza el término "distancia". Este término debe entenderse no como la distancia entre las superficies de los cuerpos, sino como la distancia entre sus centros de gravedad. Por ejemplo, si dos bolas de radios r1 y r2 se encuentran una encima de la otra, entonces la distancia entre sus superficies es cero, pero existe una fuerza de atracción. El caso es que la distancia entre sus centros r1+r2 es distinta de cero. A escala cósmica, esta aclaración no es importante, pero para un satélite en órbita, esta distancia es igual a la altura sobre la superficie más el radio de nuestro planeta. La distancia entre la Tierra y la Luna también se mide como la distancia entre sus centros, no como sus superficies.

Para la ley de la gravedad la fórmula es la siguiente:

,

• F – fuerza de atracción,
• – masas,
• r – distancia,
• G – constante gravitacional igual a 6,67·10−11 m³/(kg·s²).

¿Qué es el peso, si sólo nos fijamos en la fuerza de gravedad?

La fuerza es una cantidad vectorial, pero en la ley de la gravitación universal se escribe tradicionalmente como escalar. En una imagen vectorial, la ley se verá así:

.

Pero esto no significa que la fuerza sea inversamente proporcional al cubo de la distancia entre los centros. La relación debe percibirse como un vector unitario dirigido de un centro a otro:

.

Ley de interacción gravitacional

Peso y gravedad

Habiendo considerado la ley de la gravedad, se puede entender que no es sorprendente que nosotros personalmente Sentimos la gravedad del Sol mucho más débil que la de la Tierra.. Aunque el enorme Sol tiene una gran masa, está muy lejos de nosotros. También está lejos del Sol, pero se siente atraído por él, ya que tiene una gran masa. Cómo encontrar la fuerza gravitacional de dos cuerpos, es decir, cómo calcular la fuerza gravitacional del Sol, de la Tierra y de usted y de mí; abordaremos esta cuestión un poco más adelante.

Hasta donde sabemos, la fuerza de gravedad es:

donde m es nuestra masa y g es la aceleración de caída libre de la Tierra (9,81 m/s 2).

¡Importante! No existen dos, tres, diez tipos de fuerzas de atracción. La gravedad es la única fuerza que da una característica cuantitativa de atracción. El peso (P = mg) y la fuerza gravitacional son lo mismo.

Si m es nuestra masa, M es la masa del globo, R es su radio, entonces la fuerza gravitacional que actúa sobre nosotros es igual a:

Así, dado que F = mg:

.

Las masas m se reducen y la expresión para la aceleración de caída libre queda:

Como podemos ver, la aceleración de la gravedad es verdaderamente un valor constante, ya que su fórmula incluye cantidades constantes: el radio, la masa de la Tierra y la constante gravitacional. Sustituyendo los valores de estas constantes, nos aseguramos que la aceleración de la gravedad es igual a 9,81 m/s 2.

En diferentes latitudes, el radio del planeta es ligeramente diferente, ya que la Tierra todavía no es una esfera perfecta. Debido a esto, la aceleración de la caída libre en distintos puntos del globo es diferente.

Volvamos a la atracción de la Tierra y el Sol. Intentemos demostrar con un ejemplo que el globo nos atrae a ti y a mí con más fuerza que el Sol.

Por conveniencia, tomemos la masa de una persona: m = 100 kg. Entonces:

• La distancia entre una persona y el globo es igual al radio del planeta: R = 6,4∙10 6 m.
• La masa de la Tierra es: M ≈ 6∙10 24 kg.
• La masa del Sol es: Mc ≈ 2∙10 30 kg.
• Distancia entre nuestro planeta y el Sol (entre el Sol y el hombre): r=15∙10 10 m.

Atracción gravitacional entre el hombre y la Tierra:

Este resultado es bastante obvio a partir de la expresión más simple del peso (P = mg).

La fuerza de atracción gravitacional entre el hombre y el Sol:

Como podemos ver, nuestro planeta nos atrae casi 2000 veces más fuerte.

¿Cómo encontrar la fuerza de atracción entre la Tierra y el Sol? De la siguiente manera:

Ahora vemos que el Sol atrae a nuestro planeta más de mil millones de veces más fuerte de lo que el planeta nos atrae a usted y a mí.

Primera velocidad de escape

Después de que Isaac Newton descubriera la ley de la gravitación universal, se interesó en la velocidad con la que se debe lanzar un cuerpo para que, una vez superado el campo gravitacional, abandone el globo para siempre.

Es cierto que lo imaginó de manera un poco diferente, a su entender no era un cohete vertical apuntado al cielo, sino un cuerpo que saltaba horizontalmente desde la cima de una montaña. Esta era una ilustración lógica porque En la cima de la montaña la fuerza de gravedad es ligeramente menor..

Así, en la cima del Everest, la aceleración de la gravedad no será la habitual de 9,8 m/s 2 , sino casi m/s 2 . Es por esta razón que el aire allí es tan fino que las partículas de aire ya no están tan ligadas a la gravedad como las que “cayeron” a la superficie.

Intentemos averiguar qué es la velocidad de escape.

La primera velocidad de escape v1 es la velocidad a la que el cuerpo abandona la superficie de la Tierra (u otro planeta) y entra en una órbita circular.

Intentemos averiguar el valor numérico de este valor para nuestro planeta.

Anotemos la segunda ley de Newton para un cuerpo que gira alrededor de un planeta en una órbita circular:

,

donde h es la altura del cuerpo sobre la superficie, R es el radio de la Tierra.

En órbita, un cuerpo está sujeto a aceleración centrífuga, así:

.

Las masas se reducen, obtenemos:

,

Esta velocidad se llama primera velocidad de escape:

Como puede ver, la velocidad de escape es absolutamente independiente de la masa corporal. Así, cualquier objeto acelerado a una velocidad de 7,9 km/s abandonará nuestro planeta y entrará en su órbita.

Primera velocidad de escape

Segunda velocidad de escape

Sin embargo, incluso habiendo acelerado el cuerpo hasta la primera velocidad de escape, no podremos romper completamente su conexión gravitacional con la Tierra. Por eso necesitamos una segunda velocidad de escape. Cuando se alcanza esta velocidad el cuerpo abandona el campo gravitacional del planeta y todas las órbitas cerradas posibles.

¡Importante! A menudo se cree erróneamente que para llegar a la Luna los astronautas tenían que alcanzar la segunda velocidad de escape, porque primero tenían que “desconectarse” del campo gravitacional del planeta. Esto no es así: el par Tierra-Luna está en el campo gravitacional de la Tierra. Su centro de gravedad común está dentro del globo.

Para encontrar esta velocidad, planteemos el problema de manera un poco diferente. Digamos que un cuerpo vuela desde el infinito hasta un planeta. Pregunta: ¿qué velocidad se alcanzará en la superficie al aterrizar (sin tener en cuenta la atmósfera, por supuesto)? Esta es exactamente la velocidad el cuerpo necesitará abandonar el planeta.

La ley de la gravitación universal. fisica noveno grado

Ley de Gravitación Universal.

Conclusión

Aprendimos que aunque la gravedad es la fuerza principal del Universo, muchas de las razones de este fenómeno siguen siendo un misterio. Aprendimos cuál es la fuerza de gravitación universal de Newton, aprendimos a calcularla para varios cuerpos y también estudiamos algunas consecuencias útiles que se derivan de un fenómeno como la ley de gravedad universal.

Don De Young

La gravedad (o gravitación) nos mantiene firmemente en la Tierra y permite que la Tierra gire alrededor del Sol. Gracias a esta fuerza invisible, la lluvia cae sobre la tierra y el nivel del agua en el océano sube y baja todos los días. La gravedad mantiene la Tierra en forma esférica y también evita que nuestra atmósfera escape al espacio exterior. Parecería que los científicos deberían estudiar bien esta fuerza de atracción que se observa todos los días. ¡Pero no! En muchos sentidos, la gravedad sigue siendo el misterio más profundo de la ciencia. Esta fuerza misteriosa es un ejemplo notable de cuán limitado es el conocimiento científico moderno.

¿Qué es la gravedad?

Isaac Newton se interesó por este tema ya en 1686 y llegó a la conclusión de que la gravedad es la fuerza de atracción que existe entre todos los objetos. Se dio cuenta de que en su órbita se encuentra la misma fuerza que hace que la manzana caiga al suelo. De hecho, la fuerza gravitacional de la Tierra hace que la Luna se desvíe de su trayectoria recta aproximadamente un milímetro por segundo mientras orbita la Tierra (Figura 1). La Ley Universal de la Gravedad de Newton es uno de los mayores descubrimientos científicos de todos los tiempos.

La gravedad es la “cuerda” que mantiene los objetos en órbita

Foto 1. Ilustración de la órbita de la luna, no dibujada a escala. Cada segundo la luna recorre aproximadamente 1 km. A lo largo de esta distancia, se desvía aproximadamente 1 mm de la trayectoria recta; esto se debe a la atracción gravitacional de la Tierra (línea discontinua). La Luna parece constantemente quedar detrás (o alrededor) de la Tierra, del mismo modo que los planetas caen alrededor del Sol.

La gravedad es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (Tabla 1). Tenga en cuenta que de las cuatro fuerzas, esta fuerza es la más débil y, sin embargo, es dominante en relación con los objetos espaciales grandes. Como demostró Newton, la fuerza gravitacional de atracción entre dos masas cualesquiera se hace cada vez más pequeña a medida que la distancia entre ellas se hace cada vez mayor, pero nunca llega completamente a cero (ver "El diseño de la gravedad").

Por lo tanto, cada partícula en el universo entero en realidad atrae a todas las demás partículas. A diferencia de las fuerzas de interacciones nucleares fuertes y débiles, la fuerza de atracción es de largo alcance (Tabla 1). La fuerza magnética y la fuerza eléctrica también son fuerzas de largo alcance, pero la gravedad es única porque es a la vez de largo alcance y siempre atractiva, lo que significa que nunca puede agotarse (a diferencia del electromagnetismo, en el que las fuerzas pueden atraerse o repelerse). .

Comenzando con el gran científico creacionista Michael Faraday en 1849, los físicos han buscado continuamente la conexión oculta entre la fuerza de gravedad y la fuerza de interacción electromagnética. Actualmente, los científicos están intentando combinar las cuatro fuerzas fundamentales en una ecuación o la llamada "Teoría del Todo", ¡pero sin éxito! La gravedad sigue siendo la fuerza más misteriosa y menos estudiada.

La gravedad no se puede proteger de ninguna manera. Cualquiera que sea la composición del tabique de bloqueo, no influye en la atracción entre dos objetos separados. Esto significa que es imposible crear una cámara antigravedad en condiciones de laboratorio. La fuerza de gravedad no depende de la composición química de los objetos, sino de su masa, que conocemos como peso (la fuerza de gravedad sobre un objeto es igual al peso de ese objeto; cuanto mayor es la masa, mayor es la fuerza o peso.) Los bloques que consisten en vidrio, plomo, hielo o incluso estireno, y que tienen la misma masa, experimentarán (y ejercerán) la misma fuerza gravitacional. Estos datos se obtuvieron durante experimentos y los científicos aún no saben cómo explicarlos teóricamente.

Diseño en gravedad

La fuerza F entre dos masas m 1 y m 2 ubicadas a una distancia r se puede escribir como la fórmula F = (G m 1 m 2)/r 2

Donde G es la constante gravitacional medida por primera vez por Henry Cavendish en 1798.1

Esta ecuación muestra que la gravedad disminuye a medida que la distancia, r, entre dos objetos aumenta, pero nunca llega completamente a cero.

La naturaleza de la ley del cuadrado inverso de esta ecuación es simplemente fascinante. Después de todo, no hay ninguna razón necesaria para que la gravedad actúe como lo hace. En un universo desordenado, aleatorio y en evolución, potencias arbitrarias como r 1,97 o r 2,3 parecerían más probables. Sin embargo, mediciones precisas mostraron una potencia exacta, al menos con cinco decimales, de 2,00000. Como dijo un investigador, este resultado parece "demasiado preciso".2 Podemos concluir que la fuerza de gravedad indica un diseño creado con precisión. De hecho, si el grado se desviara aunque sea un poco de 2, las órbitas de los planetas y del universo entero se volverían inestables.

Enlaces y notas

1. Técnicamente hablando, G = 6,672 x 10 –11 Nm 2 kg –2
2. Thompsen, D., "Muy preciso sobre la gravedad", Noticias de ciencia 118(1):13, 1980.

Entonces, ¿qué es exactamente la gravedad? ¿Cómo es posible que esta fuerza pueda operar en un espacio tan vasto y vacío? ¿Y por qué existe? La ciencia nunca ha podido responder a estas preguntas básicas sobre las leyes de la naturaleza. La fuerza de atracción no puede surgir lentamente mediante mutación o selección natural. Ha estado en vigor desde el principio mismo del universo. Como cualquier otra ley física, la gravedad es sin duda una prueba notable de una creación planificada.

Algunos científicos han intentado explicar la gravedad utilizando partículas invisibles, los gravitones, que se mueven entre los objetos. Otros hablaban de cuerdas cósmicas y ondas gravitacionales. Recientemente, los científicos que utilizaron un laboratorio LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser) especialmente creado, solo pudieron ver el efecto de las ondas gravitacionales. Pero la naturaleza de estas ondas, cómo interactúan físicamente los objetos entre sí a grandes distancias, cambiando su ventaja, sigue siendo una gran pregunta para todos. Simplemente desconocemos el origen de la fuerza gravitacional y cómo mantiene la estabilidad del universo entero.

Gravedad y Escritura

Dos pasajes de la Biblia pueden ayudarnos a comprender la naturaleza de la gravedad y la ciencia física en general. El primer pasaje, Colosenses 1:17, explica que Cristo “Existe ante todo, y todo depende de Él”. El verbo griego significa (συνισταω sunistao) significa: adherirse, sostenerse o mantenerse unidos. El uso griego de esta palabra fuera de la Biblia significa un recipiente que contiene agua. La palabra utilizada en el libro de Colosenses está en tiempo perfecto, lo que generalmente indica un estado presente y continuo que ha surgido de una acción pasada completada. Uno de los mecanismos físicos en cuestión es claramente la fuerza de gravedad, establecida por el Creador y mantenida indefectiblemente en la actualidad. Imagínese: si la fuerza de gravedad cesara por un momento, sin duda se produciría el caos. Todos los cuerpos celestes, incluida la Tierra, la Luna y las estrellas, ya no estarían unidos. Todo se dividiría inmediatamente en pequeñas partes separadas.

La segunda Escritura, Hebreos 1:3, declara que Cristo “Él sostiene todas las cosas con la palabra de su poder”. Palabra sostiene (φερω fero) describe nuevamente el soporte o preservación de todo, incluida la gravedad. Palabra sostiene, como se usa en este versículo, significa mucho más que simplemente sostener peso. Implica control sobre todos los movimientos y cambios que ocurren dentro del universo. Esta tarea interminable se lleva a cabo a través de la omnipotente Palabra del Señor, a través de la cual el universo mismo comenzó a existir. La gravedad, una “fuerza misteriosa” que sigue siendo poco comprendida después de cuatrocientos años de investigación, es una manifestación de este asombroso cuidado divino por el universo.

Distorsiones del tiempo y el espacio y agujeros negros.

La teoría general de la relatividad de Einstein considera la gravedad no como una fuerza, sino como la curvatura del espacio mismo cerca de un objeto masivo. Se predice que la luz, que tradicionalmente sigue líneas rectas, se curvará al atravesar un espacio curvo. Esto se demostró por primera vez cuando el astrónomo Sir Arthur Eddington descubrió un cambio en la posición aparente de una estrella durante un eclipse total en 1919, creyendo que los rayos de luz estaban siendo desviados por la gravedad del sol.

La relatividad general también predice que si un cuerpo es lo suficientemente denso, su gravedad distorsionará tanto el espacio que la luz no podrá atravesarlo en absoluto. Un cuerpo así absorbe la luz y todo lo demás que es capturado por su fuerte gravedad y se llama agujero negro. Un cuerpo así sólo puede detectarse por sus efectos gravitacionales sobre otros objetos, por la fuerte curvatura de la luz a su alrededor y por la fuerte radiación emitida por la materia que incide sobre él.

Toda la materia dentro de un agujero negro está comprimida en el centro, que tiene una densidad infinita. El "tamaño" del agujero está determinado por el horizonte de sucesos, es decir un límite que rodea el centro de un agujero negro, y nada (ni siquiera la luz) puede escapar más allá de él. El radio del agujero se llama radio de Schwarzschild, en honor al astrónomo alemán Karl Schwarzschild (1873-1916), y se calcula mediante la fórmula RS = 2GM/c 2, donde c es la velocidad de la luz en el vacío. Si el Sol cayera en un agujero negro, su radio de Schwarzschild sería de sólo 3 km.

Existe buena evidencia de que cuando una estrella masiva se queda sin combustible nuclear, ya no puede resistir colapsar bajo su enorme peso y cae en un agujero negro. Se cree que existen agujeros negros con la masa de miles de millones de soles en los centros de las galaxias, incluida nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Muchos científicos creen que objetos muy brillantes y muy distantes llamados quásares aprovechan la energía liberada cuando la materia cae en un agujero negro.

Según las predicciones de la relatividad general, la gravedad también distorsiona el tiempo. Esto también lo han confirmado relojes atómicos muy precisos, que funcionan unos microsegundos más lento al nivel del mar que en zonas por encima del nivel del mar, donde la gravedad de la Tierra es ligeramente más débil. Cerca del horizonte de sucesos este fenómeno es más notorio. Si observamos el reloj de un astronauta a medida que se acerca al horizonte de sucesos, veremos que el reloj corre más lento. Una vez dentro del horizonte de sucesos, el reloj se detendrá, pero nunca podremos verlo. Por el contrario, un astronauta no notará que su reloj va más lento, pero verá que nuestro reloj va cada vez más rápido.

El principal peligro para un astronauta cerca de un agujero negro serían las fuerzas de marea causadas por el hecho de que la gravedad es más fuerte en las partes del cuerpo que están más cerca del agujero negro que en las partes más alejadas de él. El poder de las fuerzas de marea cerca de un agujero negro con la masa de una estrella es más fuerte que cualquier huracán y fácilmente destroza en pequeños pedazos todo lo que se encuentra en su camino. Sin embargo, mientras que la atracción gravitacional disminuye con el cuadrado de la distancia (1/r 2), la influencia de las mareas disminuye con el cubo de la distancia (1/r 3). Por lo tanto, contrariamente a la sabiduría convencional, la fuerza gravitacional (incluida la fuerza de marea) en los horizontes de sucesos de los agujeros negros grandes es más débil que en los agujeros negros pequeños. Por tanto, las fuerzas de marea en el horizonte de sucesos de un agujero negro en el espacio observable serían menos perceptibles que la brisa más suave.

El alargamiento del tiempo por la gravedad cerca del horizonte de sucesos es la base del nuevo modelo cosmológico del físico creacionista Dr. Russell Humphreys, que describe en su libro Starlight and Time. Este modelo puede ayudar a resolver el problema de cómo podemos ver la luz de estrellas distantes en el universo joven. Además, hoy es una alternativa científica a la no bíblica, que se basa en supuestos filosóficos que van más allá del alcance de la ciencia.

Nota

La gravedad, una “fuerza misteriosa” que, incluso después de cuatrocientos años de investigación, sigue siendo poco comprendida...

Isaac Newton (1642-1727)

Foto: Wikipedia.org

Isaac Newton (1642-1727)

Isaac Newton publicó sus descubrimientos sobre la gravedad y el movimiento de los cuerpos celestes en 1687, en su famosa obra " Principios matemáticos" Algunos lectores rápidamente concluyeron que el universo de Newton no dejaba lugar para Dios, ya que ahora todo podía explicarse mediante ecuaciones. Pero Newton no lo creía en absoluto, como dijo en la segunda edición de esta famosa obra:

“Nuestro sistema solar, planetas y cometas más bellos sólo pueden ser el resultado del plan y dominio de un ser inteligente y poderoso”.

Isaac Newton no fue sólo un científico. Además de la ciencia, dedicó casi toda su vida al estudio de la Biblia. Sus libros bíblicos favoritos eran el libro de Daniel y el libro del Apocalipsis, que describen los planes de Dios para el futuro. De hecho, Newton escribió más obras teológicas que científicas.

Newton fue respetuoso con otros científicos como Galileo Galilei. Por cierto, Newton nació el mismo año en que murió Galileo, en 1642. Newton escribió en su carta: “Si vi más lejos que los demás, fue porque estaba parado en espalda gigantes." Poco antes de su muerte, probablemente reflexionando sobre el misterio de la gravedad, Newton escribió modestamente: “No sé cómo me percibe el mundo, pero a mí mismo me parece sólo un niño que juega en la orilla del mar, que se divierte encontrando de vez en cuando un guijarro más colorido que los demás, o una hermosa concha, mientras un enorme océano de una verdad inexplorada."

Newton está enterrado en la Abadía de Westminster. La inscripción en latín sobre su tumba termina con las palabras: “Que los mortales se regocijen de que tal adorno del género humano haya vivido entre ellos”..

Todos los cuerpos celestes, incluido el planeta Tierra, tienen su propia fuerza gravitacional. Es gracias a esta fuerza que se mantiene un orden estricto en el Universo, los cuerpos celestes permanecen en sus órbitas, los satélites giran alrededor de los planetas y los planetas giran alrededor de sus estrellas.

La gravedad de los cuerpos celestes pequeños tiene su propio efecto opuesto en los grandes; por ejemplo, el flujo y reflujo de las mareas en la Tierra se produce precisamente gracias al satélite Luna. Las personas y los objetos permanecen en la superficie de la Tierra también debido a su fuerza de atracción: la gravedad. La fuerza de gravedad es bastante interesante de estudiar y, por lo tanto, definitivamente vale la pena contar algunas cosas al respecto.

Gravedad y hechos científicos.

Se puede escuchar una afirmación común que indica que los astronautas que están en el espacio en sus estaciones no experimentan ninguna gravedad. Vale la pena refutar esta afirmación: ellos, junto con el barco, experimentan los efectos de la microgravedad, que se ve influenciada por la gravedad de la Tierra y otros cuerpos celestes. Al mismo tiempo, la influencia de la gravedad no es dual; esta fuerza no contrarresta, ejerciendo exclusivamente atracción. También vale la pena aclarar otros puntos:

• Cada planeta tiene su propia fuerza gravitacional. Entonces, por ejemplo, si tomamos Júpiter, entonces el peso de cualquier objeto aquí será 2,3 veces mayor que en la Tierra;
• A pesar de todo el poder de la gravedad, que mantiene objetos pesados ​​en la superficie de los planetas, evitando que caigan al espacio exterior, y a pesar de que mantiene el orden de los cuerpos celestes en el Universo y su movimiento, es la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales. El electromagnetismo y ambos tipos de interacción nuclear se manifiestan con mucha más fuerza;
• Al viajar al espacio, los barcos vencen la fuerza de la gravedad terrestre. Para ello, necesitan mantener una velocidad de al menos 11,2 kilómetros por segundo;
• Los científicos están intentando crear un rayo gravitacional que permitiría mover objetos sin contacto, pero hasta ahora no se han logrado resultados prácticos significativos en esta dirección;
• Pero un imán común colgado de un objeto metálico puede vencer esta poderosa fuerza. No cae y por tanto vence la gravedad.

Otros datos interesantes sobre la atracción

La gravedad fue descubierta por Newton y mucha gente conoce la divertida leyenda de cómo una manzana cayó sobre su cabeza. De hecho, este no fue el caso. El científico simplemente observó el proceso de caída de una manzana y luego pensó que la Luna debería ser atraída de la misma manera. Tras una mayor reflexión, nacieron sus asombrosos descubrimientos. La palabra "gravedad" en sí es de origen latino y se traduce como "pesado". También vale la pena señalar lo siguiente:

• La gravedad se extiende a distancias ilimitadas, con la distancia del objeto sólo se debilita, pero no desaparece por completo. Desaparecerá sólo si un objeto actúa del otro lado y el impacto tiene la misma fuerza, entonces la gravedad se cancela naturalmente;
• La gravedad puede doblar el tiempo y el espacio; esto es exactamente lo que creía Einstein. Al considerar su teoría de la relatividad, la gravedad aparece como una curvatura del tiempo y el espacio;
• En la mecánica cuántica no hay lugar para la gravedad, aunque las otras tres fuerzas aparecen allí. En la práctica, resulta que cuando se incluyen fuerzas gravitacionales en las ecuaciones, éstas se vuelven incorrectas. Esta paradoja aún no está resuelta.

Así, la fuerza de atracción o gravedad todavía esconde muchos misterios hasta el día de hoy, a pesar de que todo el mundo puede sentirla en acción todo el tiempo. Y se está explorando, revelando nuevos horizontes a los científicos.