Teoría de la gravedad: según Newton, Einstein, y mas

Tratando de saber porque se sostienen las cosas en el espacio y tiempo muchos científicos decidieron comprobar a través de sus investigaciones  y experimentos la teoría de la gravedad y como influye en todo lo que nos rodea.

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Teoría de la gravedad: según Newton, Einstein, y mas

La gravedad es esa fuerza que no podemos visualizar pero la sentimos a cada  momento de nuestra vida cuando caminamos, corremos, o hacemos cualquier actividad, esa fuerza que hace que nuestro peso nos mantenga pegados a la superficie, mientras más pesado sea el cuerpo más difícil ejecutar su movimiento. La gravedad es la que mantiene al planeta Tierra orbitando alrededor del Sol, y a nuestro satélite natural la Luna orbitando a nuestro planeta.

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La primera teoría de la gravedad universal fue propuesta por Isaac Newton quien exponía que la fuerza que provoca que un objeto se caiga provoca que mantenga una aceleración constante dentro de nuestro planeta, y en el movimiento que efectúan los diferentes cuerpos celestes.

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La gravedad es ese fenómeno que no permite que cuando la tierra este efectuando sus movimiento de rotación salgamos disparados fuera del planeta. Es esa fuerza que mantiene a todos los cuerpos u objetos pegados al piso, mientras más pesados los cuerpos más difíciles es moverlos o trasladarlos de un lugar a otro.

En los diferentes cuerpos celestes la gravedad cambia en unos tu cuerpo podrá sentirse más liviano esto permitirá que tu cuerpo flote dentro de esa atmósfera y en otros como el Sol quizás seas aplastado por tu propio peso porque la gravedad del Sol es muy fuerte es la que mantiene a los planetas, asteroides y otros cuerpos celestes flotando en su órbita.

teoría de la gravedad-3La masa de los objetos es la que provoca que estos se sienten atraídos entre sí, un ejemplo de esto ocurre entre la luna y la Tierra el efecto gravitatorio de nuestro planeta provoca que la luna se sienta atraída y orbite a nuestro alrededor, igual ocurre entre el sol y la Tierra la fuerza de gravitación del Sol es la más fuerte que existe y provoca que todos los planetas que conforman el sistema solar se sientan atraídos hacia él, y orbiten a su alrededor ejecutando sus movimientos de rotación y traslación  (Ver Artículo: Movimientos del planeta Tierra).

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Los antiguos astrónomos o científicos también se cuestionaron que fuerza invisible era capaz de mover los cuerpos y hacer que estos se sintieran atraídos hacia otros cuerpos, por los objetos siempre caen de forma perpendicular al suelo, y que influye para que este objeto llegue más rápido o más lento hacia otro cuerpo o superficie.

teoría de la gravedad-15Con la teoría de la gravedad se logro dar la explicación del porque suceden diversos acontecimientos en el espacio y dentro de nuestro planeta. se resolvieron algunas incógnitas y problemas donde no se explicaban a que están sujetos algunos cuerpos celestes, que provoca su movimiento y porque un cuerpo pequeño parece estar pegado a la superficie de otro.

Desde la antigüedad muchos científicos querían hallar la explicación del porque si la tierra considerada en un principio el centro del Universo los objetos que según se movían a su alrededor no caían sobre la superficie terrestre el porque día  a día los veíamos cambiar de posición pero debido a una fuerza extraña no entraban en la órbita terrestre para luego así caer en la superficie del planeta.

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Apenas en en siglo XV y XVI hicieron su aparición los primeros telescopios (Ver artículo: Tipos de Telescopios) que dejaron determinar con pruebas que la teoría geocentrista donde la Tierra ocupa el lugar central no eran ciertas lo que permitió que muchos de esos primeros astrólogos hicieran importantes descubrimientos que marcaron el inicio de los conocimientos referente a los diferentes cuerpos celestes que conforman nuestro sistema solar.

Estas conocimientos comenzaron a sembrar la incertidumbre entre los astrólogos referente a porque los planetas se sostenían en el espacio, sino hay ninguna superficie que los sostenga y que provoca además que realizan una órbita elíptica alrededor al sol, porque la luna este siempre tan cerca de nuestro planeta.

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La teoría de la gravedad mas utilizadas en la actualidad son las desarrolladas por Isaac Newton y Albert Einstein donde a través de investigaciones y diferentes experimentos concluyeron en que los cuerpos sin diferenciar su masa ni tamaño eran atraídos por una fuerza de atracción gravitatoria que según cuan cerca o lejos estuviesen seria más débil o más fuerte.

Galileo Galilei introdujo nuevas ideas realizando experimentos para medir la gravedad, en las cuales midió la aceleración de los cuerpos lanzando objetos de la torre de Pisa, donde determino que sin importar la masa de los cuerpos caen al mismo tiempo a la superficie.

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Isaac Newton tomo parte de estos datos referentes a la ley de inercia donde un objeto que esta en movimiento tiende a desplazarse en línea recta a menos que algo interfiera y haga que se desvie de su camino. Galileo quiso comprobar este experimento en un ambiente libre de atmosfera con una pluma y un martillo donde comprobaría que los dos podían llegar a una superficie al mismo tiempo si una fuerza extraña no los detenía, porque una pluma en un ambiente como el nuestro se ve frenada por el aire y su movimiento tiende a cambiar ya no será rectilíneo.

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Este experimento fue realizado en la luna durante un viaje con el Apolo XV, una pluma y un martillo fueron lanzados al mismo tiempo sobre la superficie lunar y se comprobó que al no existir el aire porque la luna es un ambiente libre de atmosfera, el matillo y la pluma llegaron al mismo tiempo a la superficie lunar.

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Determino Newton también al explorar el contenido de la Teorías de Kepler que la fuerza que obligaba a luna a estar dentro dentro de nuestra órbita terrestre es la gravedad, determino mediante cálculos matemáticos el valor de esta fuerza de gravedad.

En su tercera ley Newton también estableció que si un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro este también la ejercerá con la misma magnitud  pero en sentido contrario a la fuerza que ejercieron sobre el.

Cuando rebotamos una pelota sobre la superficie esta tiende a subir ejerciendo la fuerza que obtuvo al rozar la superficie, ya que la pelota ejerce su fuerza contra la superficie y la superficie contra la pelota.

teoría de la gravedad-10Se cree que la gravedad ha representado un importante componente en la conformación del Universo ya que por causa de la gravedad se conforman los planetas mediante la unión de las materias. Si no existiera la gravedad nuestro planeta quizás seria un planeta errante que no estaría orbitando a su estrella principal el Sol, el cual le suministra la energía necesaria a todos los organismo para su normal desarrollo. La gravedad es la que provoca que la atmósfera de nuestro planeta tierra no se escape al espacio exterior, dentro de ella esta el oxigeno que necesitamos para respirar y esta atmósfera nos protege de los dañinos rayos solares.

Teoría de la fuerza de la gravedad

La fuerza de gravedad es la que influye en las masas de los cuerpos para que se sientan atraídos hacia otro cuerpo o una superficie, ya que se cree es la fuerza que nos mantiene con los pies pegados al suelo, al caminar brincar o hacer otras actividades se manifiesta, ya que todas estas actividades debemos emplear o hacer una fuerza para realizarlas o llevarlas a cabo. En cambio, en las zonas donde la gravedad es débil nos cuesta hacer dichas actividades ya que nuestro cuerpo se vuelve más liviano y tiende a elevarse o flotar en el espacio donde se encuentre.

La fuerza de gravedad tiende siempre a ser de atracción, la órbita cerrada que realizan los planetas alrededor del Sol es un ejemplo de esto.

teoría de la gravedad-2El sistema gravitatorio que existe en el sistema solar entre el sol, la tierra y la luna hace que estos tres cuerpos celestes se muevan compartiendo un campo gravitatorio, donde la fuerza de cada uno de los cuerpos que se ejerce es la suma de la fuerza de gravitatorio de los otros dos cuerpos.

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La tierra y la luna ejercen una fuerza exactamente igual uno sobre el otro, pero de signo contrario, sobre esto Newton establece que la fuerza que un cuerpo ejerce sobre otro debe ser proporcional conjunto de sus masas, y de una forma inversa será la distancia que separa a los dos cuerpos. Por consiguiente, la luna ejerce su fuerza sobre la Tierra siendo responsable de las mareas (Ver artículo: ¿Como la luna afecta las mareas?), ya que su fuerza de atracción se ejerce sobre la superficie terrestre

Teoría de la gravedad de Aristóteles

Aristóteles fue un sabio de la antigüedad estableció la relación de la causa y efecto, donde los objetos eran atraídos por una fuerza que los obligaba a caer al suelo hacia el centro de la nuestro planeta.

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Fue entonces que le coloco un nombre a esa fuerza la llamo gravitas o gravedad. Esa fuerza invisible que obligaba a los objetos a caer al suelo. Para Aristóteles el centro del Universo era la Tierra y todos los cuerpos celestes orbitaban en torno a ella, incluso el Sol y la Luna. Esta teoría geocentrista no permitió que Aristoteles concibiera antes la teoría del gravedad, aunque suponía que existía una fuerza que atraía a los planetas y a los otros cuerpos acercarse a lo que para el era el centro del Universo nuestro planeta Tierra.

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En cuento a los objetos pensaba que dependiendo del material del objeto esto influenciaría más para acercarse con mayor aceleración al centro de la Tierra.

Aristoteles baso su teoría en decir que las cosas por naturaleza siempre tienden a ser así, como por ejemplo decir que es natural que los gatos siempre caigan en sus patas, una piedra siempre tiene que caer hacia el suelo. Hizo una diferencia entre los movimientos naturales y movimientos violentos.

Teoría de la gravedad de Newton

Sir Isaac Newton se dedico a la física,la teología, la alquimia y fue además un matemático que desarrollo el calculo de integrales y un reconocido inventor quien desarrollo un telescopio refractor utilizando espejo, con el que quería demostrar que la luz blanca puede distorsionarse en varios colores con ayuda de la luz solar.

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Algunos aportes de Isaac Newton a los conocimientos matemáticos están relacionados al álgebra, aritmética, geometría y trigonometría. Además desarrollo el cálculo infinitesimal que utilizo como herramientas para formular sus leyes de movimiento y la teoría de la gravedad.

Su curiosidad lo motivo a averiguar porque los objetos siempre caen en lineas rectas hacia una superficie, quizás pensó porque no hacia los lados o hacia arriba, formulo las leyes de movimiento y de allí desarrollo la ley de gravitación universal.

Isaac Newton imagino que debía existir una fuerza que impulsaba a los cuerpos celestes a rotar en la órbita de otros cuerpos, y sobre el hecho de porque los distintos cuerpo y objetos pesaban en la superficie de la Tierra, razono entonces que debía haber una fuerza universal que ocasionaba que dos cuerpos extraños se atrajeran desarrollando así su teoría de la gravedad.

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Llamo entonces a esta fuerza invisible gravedad o fuerza de gravitación universal, formulo entonces la ley de la gravedad con el concepto de que la gravedad es una fuerza instantánea, donde dos cuerpos que se sienten atraídos reaccionarían de forma inmediata y se atraerán.

La Teoría de la gravedad formulada en el siglo XVII por Isaac Newton esta basada en la ley de la inversa del cuadrado de la distancia donde se deduce que la fuerza ejercida por la atracción de dos cuerpos que poseen masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.

Esta ley establece como constante a la gravedad que obtiene el valor de G=6,67384*10-11 N*m²/kg².

Por medio de la observación fue establecida la teoría de la gravedad dentro de la cual se establece un conjunto de leyes de la gravitación, donde los cuerpos desarrollan una interacción entre sí.

La segunda ley de Newton se relaciona a la fuerza que se aplica a un cuerpo para que este reaccione, un ejemplo de esto seria batear una pelota, esta tiende a elevarse porque al golpearla se impulsa con la fuerza ejercida, en este caso la aceleración del cuerpo cambia.

La fuerza que resulta de los efectos de la gravedad se calcula tomando en cuenta el centro de gravedad de los cuerpos que se sienten atraídos. Donde la fuerza de atracción es mayor si los cuerpo u objetos se encuentran cerca por ejemplo la luna y la Tierra. Newton pensó que la gravedad es una acción que reacciona mientras esta más distante.

La ley de Newtons se aplica a los cuerpos donde las dimensiones físicas no influyen entre la distancia que los separa, estos cuerpos tienden a realizar una curva cónica, en el caso del sol y la Tierra una curva elíptica, Newton se fijo en la trayectoria de los planetas que describió Kepler en sus leyes, donde la energía total del sistema tiende a ser negativa.

La primera ley de Newton establece que un cuerpo aunque no se le aplique fuerza puede mantenerse en movimiento. Donde los cuerpos que están en estado de reposo o realizando un movimiento rectilíneo uniforme pueden cambiar su estado si una fuerza hace presión sobre el.

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Para que un cuerpo que esta realizando un movimiento rectilíneo uniforme se detenga debe existir una fuerza externa que lo detenga, es decir una fuerza que ocasiones la fricción o un roce cuyo resultado no sea nulo. Por consiguiente este cuerpo no se detendrá de una forma natural porque debe existir una fuerza que lo detenga.

La manzana y la teoría de la gravedad

La anécdota de la manzana y la teoría de la gravedad es asociada a Isaac Newton pues muchos cuentan que sentado este bajo un árbol manzano una manzana cayo sobre su cabeza y fue cuando le surgió la idea de que existía la gravedad.

Isaac Newton nació en el año 1642 fue hijo de dos granjeros, y desarrollo su pasión por la ciencia mientras hacia sus primeros estudios de latín y aritmética, con sus primeros experimentos ofreció grandes avances utilizando un prisma con la que hayo la naturaleza de luz y la óptica y además consolido las bases de las leyes que se aplican a la gravedad.

Estas bases comenzaron a revolotear en su cabeza en el año 1.666 cuando estando a la sombra del manzano vio caer una manzana y comenzó a reflexionar el porque los objetos caían en línea perpendicular al suelo y no se quedaban suspendidos o subían. Llego entonces a la conclusión de que era una fuerza invisible la que lograba que los objetos se dirigieran al centro de la Tierra y que además provocaba que la luna orbitase alrededor del planeta.

La historia de la manzana y Newton salio a relucir por primera vez en una obra del filósofo francés Voltaire, quien según la escucho de los labios de una sobrina de Newton.

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Según una biografia que se redacto de Newton por el escritor William Stukeley en el año 1752, que permanece en la Royal Society, quien siendo amigo de Newton fue testigo de su búsqueda para la resolución de problemas asociados con la gravedad, según ambos estaban sentados bajo el árbol de manzanas que se encontraba en el jardín de la casa de Newton.

Cuando observo la manzana caer al parecer empezó a interrogarse el porque siempre esta caía perpendicularmente hacia la superficie. Fue entonces cuando comenzó a analizar este fenómeno que determinaría porque los objetos con masa son atraídos entre sí.

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La gravedad paso hacer entonces una de las cuatro interacciones que origina la atracción entre dos cuerpos, se puede presenciar entre un objeto físico que esta orbitando cuerpo celeste.

El caso es que la manzana no golpeo su cabeza e inmediatamente se le ocurrió la ley de gravedad, pero si fue un detonante para que Newton se cuestionara y llegara a conclusiones con respecto a la gravedad y como afecta a los distintos cuerpos que hay en el Universo.

Teoria de la gravedad de Einstein

Albert Einstein desarrollo varias teorías cuando era un joven físico desconocido, que se desempeñaba laborando dentro de una oficina de patentes, desarrollando asi la ecuación E=mcpor la cual se hizo el cientifico más grande de todos los tiempos, luego de determinar que nada era más rápida que la velocidad de la luz.

El aporte de Einstein a las matemáticas fue la notación indexada, donde a través de la abreviación utilizando índices en la parte inferior y superior de la literal sensorial se indica suma.

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Albert Einstein el científico y físico más conocido del siglo XX marco pauta elaborando la llamada Teoría de la Relatividad, donde desarrollo otra forma de calcular la gravedad, ya que creía que los aspectos de la ley de gravedad de Newton eran erróneos, entonces decidió refutar esa teoría. Porque pensó que el espacio era curvo y que no existía una fuerza de gravedad que nos mantuviera atados a la superficie.

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Basando su razonamiento en que nada viajaba más rápido que la luz. Einstein llego a la conclusión que la luz solar podía alcanzar a la superficie terrestre en tan solo 8 minutos a pesar de que existía en el Sol y el planeta Tierra una distancia de 150 millones de Kilómetros, y aunque el sol desapareciera de manera brusca aun en el planeta habría 8 minutos de luz solar

Lo contrario de lo que Isaac Newton creía al respecto de la gravedad, ya que el suponía que esta era una fuerza instantánea que hacia que los planetas estuviesen suspendidos rotando alrededor del Sol y en el caso de que esta gravedad desapareciera los planetas saldrían expelidos hacia otro lugar en el Universo.

Durante casi dos décadas Einstein estuvo desarrollando su teoría, muchas noches de desvelo para realizar el cálculo que determinaría que la gravedad era percibida en todas partes, y que no debería considerarse una fuerza sino una geometría, donde un cuerpo que se encontraba en el espacio podría ocasionar una deformación del espacio y el tiempo y hacia esta deformación eran atraídos todos los cuerpos.

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Se utiliza un experimento para ilustrar esta teoría donde un pedazo de tela elástica sería el espacio una bola grande podría ejemplificar al sol y una pequeña los planetas que giran en la órbita del Sol. Si la pelota pequeña es colocada sola en la tela esta se desplazaría de un lado a otro en línea recta, en cambio cuando colocas la bola pesada y grande en la tela esta tiende hacer una hendidura en la tela deformando la tela que esta alrededor de esta, entonces colocamos la bola pequeña en esta deformación, nos daremos cuenta de que la bola pequeña empezara a girar en torno a la curvatura que ha hecho en la tela la bola más grande.

El análisis que hace Einstein en su teoría de la relatividad con referencia a la teoría de gravedad de Newton es diferente, ya que el establece que el efecto que se produce es geométrico donde la materia se evalúa según el espacio y tiempo que abarca provocando que el espacio se deforme y la trayectoria del cuerpo se desviara causando su aceleración.

Se destacan como factores importantes dentro de la teoría de la relatividad dos teorías donde Einstein quiso enfatizar el error de la teoría newtoniana estas teorías son: la teoría de la relatividad especial como la de relatividad general.

La teoría de la relatividad de Einstein fueron formuladas en el siglo XX esta se conforma de dos teorías: la de relatividad especial publicada en 1905 y la de relatividad general publicada en 1915 en ellas se estipula la física de los cuerpos en ausencia de la fuerza de gravedad y una teoría de gravedad que vendría a reemplazar la que estipulo Newton.

La teoría de la relatividad de Einstein fue aceptada por todos los científicos y matemáticos de su época, la relatividad general fue presentada en una conferencia realizada en la Academia de Ciencias Prusiana donde el espacio tiempo no podrá ser plano si esta en presencia de una materia, la curvatura que adopte este espacio tiempo será obtenida en un campo provisto de gravedad.

Esta teoría de la relatividad ha sido el centro de la creencia de que existen agujero negros, agujeros de gusanos, la curvatura del espacio tiempo, además se destaca lo que siempre vemos en muchas películas de ciencia ficción, los viajes en el tiempo que nos lleva a cualquier otro espacio diferente al que nos encontramos en diferente momento y tiempo, donde cada vez más se evoluciona al respecto al momento de asociarlo a la teoría de la relatividad.

Teoría de la gravedad cuántica

La Teoría de la gravedad cuántica intenta unificar las tres fuerzas fundamentales de la naturaleza con el fin de lograr una base de la matemática que pueda describir el funcionamiento de estas fuerzas que son conocidas como la teoría de campo unificado.

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Es como definir que el Universo esta formado por átomos de espacio. donde la teoría de la gravedad cuántica y la teoría general de la relatividad puedan consolidarse y formar una sola teoría donde se unifican a las escala cuánticas en el espacio , se cree que estas partículas actúan como una cuerda vibrante.

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