Fuerza Gravitatoria

Isaac Newton, durante su retiro en una granja de Woolsthorpe (Hamlet, Inglaterra), durante los años 1665-1666, elaboró la base de lo que hoy se conoce como la ley de gravitación universal, basándose en las Leyes de Kepler sobre el movimiento de los planetas y los estudios de Galileo.

Esta ley establece que los cuerpos, por el simple hecho de tener masa, experimentan una fuerza de atracción hacia otros cuerpos con masa, denominada fuerza gravitatoria o fuerza gravitacional. Esta fuerza, explica entre otras muchas cosas, por qué orbitan los planetas.

La fuerza gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa:

• G = constante de gravitación universal (6,67·10-11 N·m2/kg2).
• M y m = masas de los cuerpos que interaccionan.
• r = distancia que los separa.
• Ûr= vector unitario que expresa la dirección de actuación de la fuerza.

El módulo de dicha fuerza se puede obtener mediante la siguiente ecuación:

La constante de gravitación universal (G) tiene el mismo valor para cualquier pareja de cuerpos que interaccionan, no depende del medio en el que interaccionen. Su valor no fue determinado por Newton, sino por Cavendish unos 100 años después.

Para determinar su valor Cavendish ideó un experimento con una balanza de torsión. Este experimento consistía en una barra horizontal que se encuentra suspendida del techo mediante un hilo de acero y que lleva en ambos extremos unas esferas de plomo (fijas). En el hilo se fija un espejo al que se hace llegar un rayo de luz.

La atracción mutua sobre las esferas genera un par de fuerzas cuyo momento hace girar el sistema hasta que las propiedades elásticas del hilo compensan la torsión. A partir de las características elásticas del hilo y el conocimiento del resto de variables, se obtuvo el valor de G.