Campo gravitatorio
Te explicamos qué son los campos gravitatorios y cómo se mide su intensidad. Además, ejemplos de campo gravitacional.
¿Qué es un campo gravitatorio?
Se llama campo gravitatorio o campo gravitacional al conjunto de fuerzas que representa, en física, a lo que comúnmente denominamos como fuerza de gravedad: una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. La fuerza gravitatoria es una fuerza atractiva entre objetos masivos.
De acuerdo a la lógica de los campos gravitatorios, la presencia de un cuerpo de masa M genera en el espacio a su alrededor un campo de fuerzas gravitacionales que puede alterar la trayectoria de objetos masivos bajo su influencia.
De hecho, si otro cuerpo de masa M se aproxima al campo gravitatorio de M, notaremos que su movimiento es alterado por la fuerza de gravedad. Y, según la teoría de la relatividad, incluso el tiempo mismo sería afectado por dichas fuerzas, distorsionándolo y dando lugar a singularidades como los agujeros negros, objetos astronómicos cuyos campos gravitatorios son tan fuertes que ni siquiera la luz logra escapar de ellos.
Los campos gravitacionales fueron durante muchos años de naturaleza eminentemente teórica, comprendidos por la física clásica (newtoniana) como un campo vectorial, y por la física relativista como un campo tensorial de segundo orden, pero el descubrimiento en 2016 de las ondas gravitacionales por parte de los científicos del experimento LIGO parece arrojar nuevas luces en esta materia.
Ver además: Sistema Solar
Intensidad del campo gravitatorio
La intensidad de los campos gravitatorios o, lo que es lo mismo, la aceleración de la gravedad (o simplemente gravedad) se representa en física clásica mediante el símbolo g y como un campo de vectores, es decir, de líneas dotadas de sentido y dirección.
Comúnmente se define como la fuerza por unidad de masa que experimentará una partícula determinada en presencia de una distribución de masa. Suele expresarse en Newtons por kilogramo (N/kg).
La fórmula para su cálculo, entonces, sería:
g = lim m→0 F/m, donde m sería una masa de prueba y F la fuerza gravitacional actuando sobre ella.
Potencial gravitatorio
El potencial gravitatorio de un campo gravitacional es, en la mecánica newtoniana, una magnitud escalar que se mide en julios por kilogramo (J/kg) y que se define como la cantidad de trabajo por unidad de masa necesaria para transportar un cuerpo a una velocidad constante desde el infinito hasta un punto determinado del campo gravitatorio en cuestión.
El potencial gravitatorio se calcula en base a la siguiente fórmula:
V = – GM/r, donde V es el potencial gravitatorio, G es la constante de gravitación universal y r es la distancia desde el punto en que queremos calcular el potencial hasta la posición de la masa M.
Ejemplos de campo gravitatorio
Un perfecto ejemplo de campo gravitacional es el del Sistema Solar, en el que los planetas orbitan alrededor del Sol, atraídos por las fuerzas gravitacionales de su masa.
Otro ejemplo es el campo gravitacional terrestre, el que genera el planeta Tierra a su alrededor y que podemos apreciar cada vez que dejamos caer un objeto al suelo. La masa de la Tierra es aproximadamente 5974 x 1024 kg, con lo cual genera un campo gravitatorio notable a su alrededor.
Se sabe que la gravedad terrestre es más o menos de 9,8 N/kg, es decir, una aceleración de 9,8m/s en dirección al centro de la Tierra. Este valor puede oscilar mínimamente dependiendo de la ubicación geográfica, pero suponerlo constante en toda la superficie de la Tierra es una muy buena aproximación.
Además, el campo gravitatorio será más intenso en las inmediaciones de la superficie terrestre, que en las capas externas de la atmósfera.