Cómo descubrió Newton la gravedad
[Las cláusulas de exención de responsabilidad de los libros de texto han caído, pero no han desaparecido. Esta mirada satírica a los descargos de responsabilidad de «sólo una teoría» imagina lo que podría suceder si los defensores aplicaran la misma lógica a la teoría de la gravitación que a la teoría de la evolución].
Este libro de texto contiene material sobre la gravedad. La gravedad universal es una teoría, no un hecho, sobre la ley natural de la atracción. Este material debe ser abordado con una mente abierta, estudiado cuidadosamente y considerado críticamente.
En segundo lugar, los libros de texto escolares suelen hacer afirmaciones falsas. Por ejemplo, «la luna gira alrededor de la tierra». Si la teoría de la gravedad fuera cierta, mostraría que la fuerza gravitatoria del sol sobre la luna es mucho más fuerte que la fuerza gravitatoria de la tierra sobre la luna, por lo que la luna giraría alrededor del sol. Cualquiera puede mirar por la noche y ver las evidentes lagunas de la teoría de la gravedad.
La existencia de las mareas se toma a menudo como una prueba de la gravedad, pero esto es lógicamente defectuoso. Porque si la «gravedad» de la luna fuera responsable de un abultamiento debajo de ella, entonces ¿cómo puede alguien explicar una marea alta en el lado opuesto de la tierra al mismo tiempo? Cualquiera puede observar que hay dos -no una- mareas altas cada día. Es mucho más probable que las mareas nos hayan sido dadas por un Creador Inteligente hace mucho tiempo y que hayan estado con nosotros desde entonces. En cualquier caso, el hecho de que haya dos mareas altas falsifica la gravedad.
Etapas del tratamiento de la ley universal de la gravitación
Primero repasamos la historia del estudio de la gravitación, haciendo hincapié en aquellos fenómenos que durante miles de años han inspirado a filósofos y científicos a buscar una explicación. A continuación, examinamos la forma más sencilla de la ley de gravitación universal de Newton y cómo aplicarla.
Los primeros filósofos se preguntaron por qué los objetos tienden naturalmente a caer hacia el suelo. Aristóteles (384-322 a.C.) creía que la naturaleza de las rocas era buscar la Tierra y la del fuego buscar el Cielo. Brahmagupta (598~665 EC) postuló que la Tierra era una esfera y que los objetos poseían una afinidad natural por ella, cayendo hacia el centro desde cualquier lugar en el que se encontraran.
Los movimientos del Sol, la Luna y los planetas también se han estudiado durante miles de años. Estos movimientos fueron descritos con asombrosa precisión por Ptolomeo (90-168 de la era cristiana), cuyo método de los epiciclos describía las trayectorias de los planetas como círculos dentro de círculos. Sin embargo, hay pocas pruebas de que alguien relacionara el movimiento de los cuerpos astronómicos con el movimiento de los objetos que caen a la Tierra, hasta el siglo XVII.
La teoría de la gravitación universal de Newton
Isaac Newton unificó las leyes del movimiento planetario de Johannes Kepler (tratadas en el capítulo 3) con la teoría de la caída de los cuerpos de Galileo Galilei (tratada en el capítulo 4). Newton publicó sus leyes del movimiento y de la gravitación universal en Los principios matemáticos de la filosofía natural, comúnmente conocidos como los Principia, en 1687[1].
La primera ley del movimiento de Newton establece que los objetos continúan moviéndose en un estado de velocidad constante, que puede ser cero, a menos que actúe sobre ellos una fuerza externa. La tendencia de un objeto a resistir un cambio de movimiento se conoce como inercia, y se dice que los objetos que se mueven a velocidad constante están en un marco de referencia inercial.
La segunda ley de Newton muestra cómo se verá afectado un objeto si una fuerza externa actúa sobre él. Esta ley establece que la tasa de cambio de momento de un cuerpo es proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él, y será en la misma dirección. Esto significa,
Aquí, F es la fuerza, Δ puede leerse como ‘cambio en’, p es el momento, t es el tiempo, m es la masa, v es la velocidad y a es la aceleración. Esto muestra que se necesita menos fuerza para empujar algo más ligero, lo que significa que los objetos menos masivos tienen menos inercia. Se necesita más fuerza para empujar algo más pesado, por lo que los objetos más masivos tienen más inercia.
Fuerza gravitatoria
La ley de la gravitación universal de Newton se suele enunciar como que toda partícula atrae a cualquier otra partícula del universo con una fuerza que es proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros[nota 1] La publicación de la ley se ha conocido como la «primera gran unificación», ya que supuso la unificación de los fenómenos de gravedad descritos anteriormente en la Tierra con los comportamientos astronómicos conocidos[1][2][3].
Se trata de una ley física general derivada de observaciones empíricas mediante lo que Isaac Newton denominó razonamiento inductivo[4]. Forma parte de la mecánica clásica y fue formulada en la obra de Newton Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica («los Principia»), publicada por primera vez el 5 de julio de 1687. Cuando Newton presentó el Libro 1 del texto inédito en abril de 1686 a la Royal Society, Robert Hooke afirmó que Newton había obtenido de él la ley del cuadrado inverso.
En el lenguaje actual, la ley afirma que toda masa puntual atrae a cualquier otra masa puntual mediante una fuerza que actúa a lo largo de la línea que cruza los dos puntos. La fuerza es proporcional al producto de las dos masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas[5].