Biografía de Isaac Newton
La Luna orbita alrededor de la Tierra. Como su tamaño no parece cambiar, su distancia se mantiene más o menos igual y, por tanto, su órbita debe ser cercana a un círculo. Para que la Luna se mantenga en ese círculo -en lugar de alejarse-, la Tierra debe ejercer una fuerza de atracción sobre la Luna, y Newton llamó a esa fuerza de atracción gravedad.
Supuestamente, la pregunta anterior se le ocurrió a Newton cuando vio una manzana caer de un árbol. John Conduitt, ayudante de Newton en la casa de la moneda real y marido de la sobrina de Newton, dijo lo siguiente sobre el suceso cuando escribió sobre la vida de Newton
Si fuera la misma fuerza, entonces existiría una conexión entre la forma en que caen los objetos y el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra, es decir, su distancia y su período orbital. El período orbital lo conocemos: es el mes lunar, corregido por el movimiento de la Tierra alrededor del Sol, que también afecta a la duración del tiempo entre una “luna nueva” y la siguiente. La distancia fue estimada por primera vez en la antigua Grecia–ver aquí y aquí.
Para calcular la fuerza de la gravedad en la Luna, también hay que saber cuánto más débil era a la distancia de la Luna. Newton demostró que si la gravedad a una distancia R era proporcional a 1/R2 (variando como el “cuadrado inverso de la distancia”), entonces efectivamente la aceleración g medida en la superficie de la Tierra predeciría correctamente el periodo orbital T de la Luna.
Comentarios
La ley del cuadrado inverso propuesta por Newton sugiere que la fuerza de gravedad que actúa entre dos objetos cualesquiera es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia de separación entre los centros de los objetos. Si se modifica la distancia de separación (r), se altera la fuerza de gravedad que actúa entre los objetos. Dado que las dos magnitudes son inversamente proporcionales, el aumento de una de ellas provoca una disminución del valor de la otra. Es decir, un aumento de la distancia de separación provoca una disminución de la fuerza de gravedad y una disminución de la distancia de separación provoca un aumento de la fuerza de gravedad.
Además, el factor por el que cambia la fuerza de gravedad es el cuadrado del factor por el que cambia la distancia de separación. Así, si la distancia de separación se duplica (aumenta en un factor de 2), la fuerza de la gravedad disminuye en un factor de cuatro (2 elevado a la segunda potencia). Y si la distancia de separación (r) se triplica (aumenta en un factor de 3), entonces la fuerza de gravedad disminuye en un factor de nueve (3 elevado a la segunda potencia). Pensar en la relación fuerza-distancia de este modo implica utilizar una relación matemática como guía para pensar en cómo una alteración de una variable afecta a la otra. Las ecuaciones pueden ser algo más que simples recetas para resolver problemas algebraicos; pueden ser “guías para pensar”.
La gravedad de Isaac Newton
La ley de la gravitación universal es un principio esencial de la física. Fue codificada por primera vez por Sir Isaac Newton en la década de 1600. Afirma que todos los objetos se atraen entre sí por la gravedad; la fuerza de la atracción depende de la masa de los objetos y disminuye en función de la distancia entre ellos. El descubrimiento de Newton fue superado por la teoría de la relatividad general de Einstein. Sin embargo, sigue siendo exacta para la mayoría de las aplicaciones prácticas.
Newton no descubrió la gravedad, como sostiene la creencia popular, sino que amplió el trabajo de científicos anteriores, como Galileo. Newton se refirió a estos científicos cuando escribió la famosa frase: “Si he visto más allá, es porque me he subido a los hombros de gigantes”. La caída de una manzana inspiró a Newton a estudiar el tema de la gravedad; sin embargo, la manzana no le aportó una comprensión instantánea al golpear su cabeza. En su lugar, utilizó la órbita de la Luna alrededor de la Tierra para comprobar y confirmar sus cálculos a lo largo de 20 años. La ley de la gravitación universal se detalló en su innovador libro Principia Mathematica, publicado en 1687.
Manzana Isaac Newton
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 directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre sus centros[nota 1] La publicación de la teoría se ha conocido como la “primera gran unificación”, ya que supuso la unificación de los fenómenos de gravedad previamente descritos 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].
