Física para todos

Una vez Kepler hubo planteado sus leyes, surgieron múltiples interrogantes por desvelar, como por ejemplo, ¿por qué los planetas que orbitaban en elipses se movían a velocidades diferentes dependiendo de su posición? Recordemos que, según las observaciones de Kepler y Brahe (su antecesor) la velocidad variaba, siendo mayor ésta cuanto más cercano al Sol se encontraba el planeta.

Muchos se aventuraron a sacar conjeturas y suposiciones acerca de estos movimientos planetarios, como por ejemplo Renée Descartes con su teoría de los flujos estelares, entre muchos otros. Dichas teorías acabaron cayendo por su propio peso e insostenibilidad al poco de ser publicadas.

Fue a partir de 1660  cuando la “Royal Society” empezó su actividad como promotora de la investigación y enseñanza de las leyes naturales que regían el mundo. Ya algunos como Robert Hooke empezaron a acercarse con sus teorías a desenmascarar el asunto, aunque sin pruebas del todo convincentes. Pero con la aparición de Isaac Newton en escena, todo cambió por completo. Ayudándose de las teorías anteriores formuló la llamada Ley de Gravitación Universal, expuesta en su libro de Principios Matemáticos, más comúnmente llamado como “Principia”, publicado en 1687. Pasemos a ver las características principales de dicha ley, que realmente cambió de arriba abajo los conocimientos sobre las leyes físicas:

Punto Primero – Apoyándose en la existencia de las fuerzas en el mundo, y que éstas provocan las aceleraciones de los cuerpos y con ello los cambios de velocidad, Newton se aventuró a proponer la existencia de una fuerza ejercida por las descomunales masas celestes (como el Sol o los planetas). A esta fuerza se le llamaría fuerza gravitatoria y sería la responsable de una atracción entre los cuerpos, los cuales se atraen más cuanto más pesados son.

Punto Segundo – Dado que todo cuerpo mantiene su estado de reposo o de movimiento uniforme (sin ser acelerado) por naturaleza a no ser que una fuerza externa actúe sobre él, el hecho de que los planetas cambien continuamente su estado de movimiento dado su evidente movimiento elíptico, significa que existe una fuerza externa que actúa sobre ellos provocándoles tal perturbación.

Punto Tercero – Dicha fuerza es independiente de la naturaleza de los cuerpos: todos la sufren y la provocan, sin importar que sean elementos terrestres o celestes. Existe atracción entre los planetas, entre astros y planetas o entre satélites y personas (de aquí el fenómeno de las mareas)

Punto Cuarto – La fuerza gravitatoria es central, es decir, se produce entre los centros de masa de los cuerpos. Un ejemplo es la tierra y el Sol: la fuerza atrae al centro del Sol, toda la Tierra, cuyo centro de masa es su núcleo. Esto significa, que la dirección de la fuerza (llamado vector fuerza) es paralela a la línea que une ambos centros. Otro ejemplo más práctico de este carácter central es la atracción del centro terrestre a las personas. Si nos mantenemos de pie, todos sabemos que el centro de masa de una persona se encuentra en la cintura, sobre los pies. De este modo estamos en equilibrio. En cambio, si nos inclinamos hacia delante de manera exagerada, al variar la posición del cuerpo cambiamos nuestro centro de masa a un lugar no sostenible por los pies, de modo que al ser atraídos desde nuestro centro de masas al centro terrestre, caeremos de bruces al no poder estar en equilibrio.

Punto Quinto – La fuerza que se ejerce entre dos cuerpos disminuye exponencialmente cuanto más lejos se encuentran los cuerpos el uno del otro, es decir, cuanto más distancia exista entre ellos. Por tanto, dado que la fuerza es proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que les separa, Newton ideó la fórmula del siguiente modo: