La força de la gravetat és un concepte que ha fascinat la humanitat durant segles. Des que una poma va caure sobre el cap d'Isaac Newton fins a la formulació de la teoria de la relativitat d'Albert Einstein, la gravetat ha estat un pilar fonamental en la física que ha modelat la nostra comprensió de l'univers.
Què és la força de la gravetat?
La força de la gravetat és una de les quatre forces fonamentals de la naturalesa, juntament amb la força electromagnètica, la força nuclear forta i la força nuclear feble.
Aquesta força és responsable de l‟atracció mútua entre dos objectes amb massa. En termes més senzills, és el que ens fa caure quan saltem i allò que manté la Lluna en òrbita al voltant de la Terra.
Fórmula: la llei de la gravitació universal
La gravetat es descriu comunament amb la llei de la gravitació universal de Newton, que estableix que la força d'atracció entre dos objectes és directament proporcional al producte de les masses i inversament proporcional al quadrat de la distància que els separa. Aquesta llei s'expressa mitjançant la següent equació:
On:
- F és la força de gravetat entre els dos objectes.
- G és la constant de gravitació universal, una constant fonamental a la física.
- m 1 im 2 són les masses dels dos objectes.
- r és la distància entre els centres de massa dels objectes.
Aquesta equació ens mostra que la força de gravetat disminueix a mesura que augmenta la distància entre els objectes i augmenta a mesura que augmenta la massa dels objectes.
En altres paraules, com més pesat sigui un objecte i com més a prop estigui d'un altre objecte, més gran serà la força de gravetat entre ells.
L'origen de la força de la gravetat
La pregunta fonamental és: per què hi ha la força de la gravetat? La resposta es troba a la teoria de la relativitat general d'Albert Einstein dins de la física relativista.
Segons aquesta teoria, la gravetat és deguda a la curvatura de l'espai-temps causada per la presència de massa i energia. En altres paraules, els objectes massius com la Terra corben l'espai-temps al seu voltant, i aquesta curvatura és el que fa que altres objectes siguin atrets cap a ells.
Imagina un objecte gran, com la Terra, col·locant una mena de "pou" a l'espai-temps al seu voltant. Els objectes més petits, com una poma, es mouran al llarg de la curvatura d'aquest pou, cosa que fa la sensació que estan sent atrets cap a la Terra.
Aquesta descripció geomètrica de la gravetat és una manera revolucionària d'entendre aquesta força i ha estat confirmada per nombrosos experiments i observacions.
Diferència entre pes i força de la gravetat
El pes i la força de la gravetat són dos conceptes interconnectats però amb diferències clau en la física.
El pes, que en física és un concepte fonamental en l'estudi de la dinàmica, fa referència a la força gravitatòria que actua sobre un objecte a causa de la seva massa en un lloc específic, com la superfície de la Terra. Es mesura en unitats de força, com ara newtons o lliures-força, i depèn de la massa de l'objecte i de la intensitat del camp gravitatori local. A la Terra, l'acceleració deguda a la gravetat és aproximadament
9.81 m/s^2, per la qual cosa el pes es calcula multiplicant la massa de l'objecte per aquesta acceleració.
D'altra banda, la força de la gravetat és una descripció més general de l'atracció gravitatòria entre dos objectes amb massa a qualsevol lloc de l'univers. Aquesta força també es mesura en newtons i es descriu mitjançant la llei de la gravitació universal de Newton, que considera la massa de tots dos objectes i la distància que els separa.
Exemples de la força gravitacional la nostra vida quotidiana
La força gravitacional té un paper fonamental a la nostra vida quotidiana, i la seva influència és evident en una varietat de situacions.
Aquí hi ha alguns exemples:
- Caiguda d'objectes: La gravetat és la raó per la qual els objectes cauen quan els deixem anar. Des d'una ploma fins a un martell, tots els objectes cauen a causa de l'atracció gravitatòria de la Terra.
- Marees: La força gravitacional també és responsable de les marees als oceans. La Lluna exerceix una força gravitatòria sobre la Terra, cosa que provoca l'ascens i descens periòdic de les aigües als oceans.
- Fluïdesa atmosfèrica: La gravetat també és responsable de la pressió atmosfèrica, ja que la massa de l'atmosfera és atreta cap a la Terra. Aquesta pressió és crucial perquè l'aire que respirem no s'escapi a l'exterior de l'univers i mantingui una densitat idoni perquè sigui respirable.
La gravetat al cosmos
La influència de la gravetat no es limita al nostre planeta; és una força dominant a tot l'univers. En astronomia la força gravitacional és crucial per comprendre el moviment i la posició dels cossos celestes.
Aquí hi ha alguns exemples del seu paper al cosmos:
- El sistema solar: La gravetat és fonamental en la formació i estabilitat del sistema solar. Manté els planetes en òrbita al voltant del Sol i és responsable de la formació d'estructures com ara els anells de Saturn.
- Forats negres: els forats negres són regions de l'espai amb una gravetat tan intensa que res, ni tan sols la llum, no pot escapar de la seva atracció. La formació de forats negres és deguda a la col·lapse gravitatori d'estrelles massives.
- Galàxies: La força de la gravetat també juga un paper important en la formació i evolució de galàxies. L'atracció gravitatòria entre els estels i la matèria fosca en una galàxia manté unida l'estructura de la galàxia.
- Expansió de l´univers: La gravetat és un factor clau en l´expansió de l´univers.
