Fuerzas gravitacionales
Cuando sostienes una pelota y la sueltas, sabes que caerá al suelo. También puede mirar hacia el cielo por la noche y ver la luna pasar por encima. Hace mucho tiempo, un científico llamado Isaac Newton se preguntó qué estaba haciendo que sucedieran estas dos cosas, y determinó que exactamente la misma fuerza que hace caer la bola también mantiene a la luna en órbita alrededor de la Tierra. Llamó a esta fuerza gravedad y demostró que no solo la Tierra crea fuerzas gravitacionales. De hecho, todos los objetos con masa ejercen fuerzas gravitacionales entre sí. Eso significa que todo lo que tiene masa (incluyéndote a ti) ejerce una fuerza gravitacional sobre todos los demás objetos con masa.
Si está ejerciendo fuerzas gravitacionales sobre todos los demás objetos con masa que están a su alrededor, ¿por qué no puede sentir estas fuerzas o ver sus efectos? Resulta que, en comparación con las otras fuerzas fundamentales, que incluyen la fuerza electromagnética y las fuerzas nucleares fuertes y débiles, la gravedad es una fuerza muy débil. Solo nos parece tan grande porque la Tierra es realmente grande. Se necesita un objeto muy masivo para crear una fuerza gravitacional lo suficientemente grande como para que puedas detectarla fácilmente.
Newton determinó que la fuerza gravitacional ejercida entre dos objetos cualesquiera con masa es directamente proporcional a la masa de los dos objetos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. Llamó a esta relación la Ley de la Gravitación Universal .
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En lo anterior, G se conoce como la constante de gravitación universal . ¿Notaste que es un número muy pequeño? Eso es una indicación de cuán débil es realmente la fuerza de gravedad.
Fuerzas eléctricas
Otra fuerza muy importante es la fuerza eléctrica. Si alguna vez extendió la mano para tocar un pomo de metal o la puerta de un automóvil y recibió una descarga cuando la electricidad saltó de usted al metal, entonces ha experimentado una manifestación de la fuerza eléctrica.
Las fuerzas eléctricas, como las fuerzas gravitacionales, son una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo y, por ello, tienen muchas similitudes. Al igual que los objetos que tienen masa ejercen fuerzas gravitacionales entre sí, los objetos que están cargados también ejercerán fuerzas eléctricas entre sí.
La fuerza eléctrica es directamente proporcional a la carga de los dos objetos e inversamente proporcional a la distancia entre ellos al cuadrado. ¿Suena familiar? ¡Debería! Esta relación, conocida como Ley de Coulomb , es muy similar a la Ley de Gravitación Universal de Newton.
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Como se puede ver, la constante electrostática , k , es mucho, mucho más grande que la constante de gravitación universal, G .
Diferencias entre estas fuerzas
Ya ha visto una gran diferencia entre las fuerzas gravitacionales y eléctricas: sus fuerzas relativas. Aunque sentimos que la gravedad es una fuerza muy fuerte porque vivimos nuestras vidas muy cerca de la superficie de la Tierra, la fuerza eléctrica es en realidad mucho más fuerte. Es posible que incluso haya experimentado esta diferencia personalmente. ¿Alguna vez sacó algo de ropa de una secadora de ropa y se le pegó en lugar de caer en la canasta? La ropa se pega a usted porque se ha cargado al frotarse entre sí en la secadora. La fuerza que los atrae hacia ti y los mantiene allí es una fuerza eléctrica. Si se pegan y no caen, entonces esta fuerza debe ser más fuerte que la fuerza gravitacional ejercida sobre la ropa por toda la tierra.
Otra diferencia importante entre los dos tipos de fuerzas es la dirección en la que actúan. Debido a que solo hay un tipo de masa, las fuerzas gravitacionales son siempre fuerzas atractivas. La gravedad solo hará que los objetos caigan hacia la Tierra. Nunca hará que los objetos sean repelidos lejos de la Tierra. Si esto no fuera cierto, vería objetos que se elevan repentinamente en el aire sin que nada los toque.
Por el contrario, las fuerzas eléctricas pueden ser atractivas o repulsivas. Hay dos tipos de carga, positiva y negativa. Si los dos objetos cargados tienen la misma carga (ambas positivas o negativas), se repelerán, pero si tienen cargas opuestas, se atraerán entre sí.
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Resumen de la lección
Las fuerzas gravitacionales y las fuerzas eléctricas se calculan de manera similar, pero también existen varias diferencias importantes entre ellas.
La Ley de la Gravitación Universal dice que la fuerza gravitacional ejercida entre dos objetos con masa depende de la masa de los dos objetos y de la distancia entre ellos.
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De manera similar, la ley de Coulomb dice que la fuerza eléctrica es directamente proporcional a las cargas de los dos objetos e inversamente proporcional a la distancia entre ellos al cuadrado.
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Aunque estas ecuaciones son muy similares, las constantes k y G muestran que la fuerza eléctrica es mucho más fuerte que la fuerza gravitacional. Además, mientras que las fuerzas gravitacionales son siempre atractivas, las fuerzas eléctricas pueden ser atractivas o repulsivas, según la naturaleza de las cargas.
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