Podemos clasificar las fuerzas en dos grandes grupos: fuerzas por contacto y fuerzas a distancia. La interacción gravitatoria, junto al resto de interacciones fundamentales, forma parte de aquellas fuerzas que actúan a distancia. Actualmente, los físicos utilizan el concepto de campo para explicar cómo actúan todas las fuerzas a distancia, la gravedad inlcuida. En este apartado estudiaremos el concepto de campo gravitatorio. ¿Preparado?
Concepto
De una manera general, podemos decir que un campo es una región del espacio en la que asignamos a cada uno de sus puntos un valor, ya sea escalar o vectorial.
Mapa de Isobaras
Para la predicción del tiempo es común utilizar los mapas de isobaras. Un mapa de isobaras no es más que la representación gráfica de la presión atmosférica en cada punto del espacio, es decir, del campo de presiones. Las líneas que ves, unen los puntos que poseen el mismo valor de presión.
En Física es muy habitual que trabajemos con un tipo particular de campo que es el campo de fuerzas. Aunque Newton descubrió la fuerza de la gravedad, no quiso hacer ninguna suposición sobre cómo se transmitía de un cuerpo a otro. Es famosa su frase "et hipotheses non fingo", que podría traducirse por "yo no invento hipótesis". De ahí que, tras su muerte, quedara abierta una pregunta clave que ocuparía la mente de algunos de sus sucesores: ¿cómo podemos explicar la acción a distancia? Para resolver esta cuestión, los físicos introducen el señalado concepto de campo de fuerzas, desarrollado en el siglo XIX por Faraday y Maxwell y perfeccionado posteriormente por Einstein en el siglo XX.
Intuitivamente podemos decir que un campo de fuerzas es una región del espacio cuyas propiedades se ven alteradas por la presencia de un cuerpo que puede originar interacciones a distancia. Aunque Faraday y Maxwell elaboraron sus ideas para explicar la interacción electromagnetica, sugieren que sus conclusiones son extensibles al caso de los campos gravitatorios.
Definimos el campo gravitatorio como la perturbación que un cuerpo produce en el espacio que lo rodea por el hecho de tener materia.
Los campos gravitatorios permiten explicar la acción a distancia de la gravedad de la siguiente manera:
- El cuerpo genera un campo gravitatorio a su alrededor
- Si introducimos otro cuerpo, este recibe una fuerza gravitatoria. Es el campo gravitatorio el responsable de dicha fuerza de atracción, actuando de "mediador" entre los cuerpos
Campo Gravitatorio
Si situamos una masa m, esta ejerce una influencia en el espacio que le rodea. Si situamos otro cuerpo de masa m' en cualquier región de dicho campo, este "notará" la existencia del campo en forma de interacción atractiva.
Observa que para corroborar la existencia de un campo en una región del espacio necesitamos de una partícula testigo con una determinada masa que ponga de manifiesto los efectos del mismo.
Finalmente, el campo gravitatorio queda definido por dos magnitudes: la intensidad de campo y el potencial. Vamos a estudiarlas.
Magnitudes
Los campos gravitatorios vienen determinados en cada posición por el valor de:
En concreto, la intensidad de campo gravitatorio en cada punto ofrece una visión dinámica de la interacción gravitatoria y el potencial gravitatorio un visión desde un punto de vista energético. Esto es debido a que al introducir en un campo gravitatorio una masa testigo, esta, dependiendo de su posición:
- Sufrirá la acción de una fuerza gravitatoria (visión dinámica)
- Adquirirá una energía potencial (visión energética)
Observa que ambas cosas ocurren de manera simultánea, y que, según midamos la intensidad de campo o el potencial, estaremos obteniendo una visión del fenómeno u otra.
Finalmente, antes de profundizar en el estudio de las magnitudes del campo eléctrico , te recomendamos que te familiarices con los conceptos de trabajo gravitatorio y de energía potencial gravitatoria.