1.- Antecedentes históricos

Transcripción

1 Teoía del campo gavitatoio 1.- Antecedentes históicos Las fuezas gavitatoias son las pimeas con las que contacta el se humano desde su nacimiento. Cuando un niño topieza, cae al suelo, si suelta un juguete, éste se diige indefectiblemente hacia el suelo. Todos los actos cotidianos tienen en cuenta la existencia de las fuezas gavitatoias. Al aoja una lanza, ésta vuelve al suelo después de un beve vuelo. Aistóteles intepetaba la gavedad diciendo que cada elemento tiende a volve a su luga natual. Así, una pieda lanzada hacia aiba tiende a cae paa unise con lo semejante, la tiea. Este fenómeno sólo podía tene luga en el mundo subluna, la zona de los cambios, sometido a la coupción. Fuea de ella no son aplicables estos fenómenos. Los cuepos del mundo celeste cuyo único componente es el éte incouptible están sometidos a un movimiento unifome y cicula con la Tiea como cento. Esta idea cuestionada po los astónomos posteioes condujo al sistema de cicloides de Ptolomeo, a fin de explica los movimientos etógados de los planetas. En el mundo subluna podía existi el movimiento ectilíneo descendente; pieda que cae, ascendente; humo que asciende hacia las nubes, como únicos movimientos natuales. Cualquie oto movimiento, po ejemplo; el lanzamiento de una flecha, ean movimientos fozados, no natuales, que pecisaban de una violencia exteio a ellos. Así pues, Aistóteles admitía la inecia del eposo peo no la inecia del movimiento. Oto eo de Aistóteles, incuestionado hasta el siglo XVII es la coespondencia ente peso y aceleación gavitatoia. Los cuepos más pesados caen más ápidamente que los ligeos pues manifiestan más ansiedad po loga su posición natual. En el siglo IV a.c. Aistaco de Samos obsevó que cuando la Luna está iluminada en su mitad, foma un tiángulo ectángulo con la Tiea y el Sol. Midiendo el ángulo agudo obtuvo que la distancia Sol- Tiea ea 0 veces la distancia Luna-Tiea (en ealidad 400 veces), que el adio luna es 1/3 del teeste y que el diámeto del Sol ea 7 veces el diámeto teeste. Como consecuencia de estos datos popugnó la teoía de un Sol inmóvil y en tono a él, la Tiea y los otos 5 planetas conocidos; Mecuio, Venus, Mate, Júpite y Satuno giando en óbitas ciculaes cuyo cento es el mismo Sol, al mismo tiempo, cento de la esfea de las estellas fijas. Esta teoía povocó espuestas aiadas, acusaciones de impiedad, tal y como volveía a sucede 0 siglos mas tade, pues ponía en tela de juicio el caácte divino econocido a la esfea celeste. Además, al desconocese los fundamentos de la gavedad se pensaba en téminos de densidades y la Tiea, el objeto más pesado, debía esta en el cento y el esto de los astos que son de fuego puo obitaían en tono a ella. La cosmología aistotélica dominaá toda la Edad Media añadiéndose nuevas cicloides paa así explica los movimientos, cada vez investigados con mayo pecisión, de los astónomos medievales. Pág 1

2 Teoía del campo gavitatoio El enacimiento maca el comienzo de la libeación de las tesis aistotélicas. Nicolás de Cusa supime la bipatición ente el mundo subluna y la egión celeste. El univeso es uno, divesificado y semejante a sí mismo. La Tiea ya no es la cloaca del univeso sino una estella noble que posee, además, un movimiento. Nicolás de Cusa ( ) niega la existencia de diecciones y de lugaes pivilegiados en el espacio; aiba y abajo dejan de tene significación objetiva. Un obsevado, cualquiea que fuea el luga en que se colocase veía que el univeso gia en tono a él y ceeía que él ocupaba su cento. Esta destucción del cosmos medieval ea la condición pevia paa la evolución que estaba po llega. Incluso Leonado da Vinci ( ) afima La Tiea no está en el cento del cículo del Sol ni en el cento del mundo... y paa el que estuviea en la Luna igual le paeceía nuesta Tiea, haciendo el mismo oficio que la Luna paa nosotos. Las ideas de Descates ( ) sobe la gavitación ean muy singulaes. La caída de una pieda se debía al efecto de succión del vótice de mateia que odeaba a la Tiea. Del mismo modo, las óbitas ciculaes de los planetas se debían al efecto de succión de la mateia voticial que odeaba al Sol. Huygens pensó habe demostado la teoía de Descates al compoba como un emolino de agua aastaba los guijaos hacia el cento del ecipiente. Copénico, nacido en 1.473, se encuenta con un Cosmos que pecisa de 77 esfeas paa descibi los movimientos celestes y se ateve a da el paso decisivo. Popone un univeso heliocéntico con los planetas obitando en tono a él en óbitas ciculaes con velocidades distintas. Un modelo sencillo que explica los movi mientos etógados de los planetas, la difeencia consideable en el billo de Mate, escatando del olvido el modelo de Aistaco y manteniendo fija la esfea de las estellas. Según Copénico la gavedad no es sino la tendencia natual de las pates de un todo, sepaadas de ese todo, a volve a él. Las pates sepaadas, po ejemplo; una pieda no intenta acecase al cento del mundo paa descansa en él sino que se limitan simplemente a tende hacia su todo, es deci; la Tiea. Lo mismo ocuiía con una pieda luna que tendeía a juntase con el esto de mateia de la Luna. Cada cuepo; la Tiea, el Sol, la Luna, etc. poseían según Copénico su popio sistema de gavedad, de manea que una pieda en el espacio caeía hacia el cuepo celeste más póximo. Más aún, consideaba que un punto geomético ea el foco de la gavedad. Sin embago, no pensaba que los cuepos del sistema sola ejeciean un influjo unos sobe los otos. La vieja objeción aistotélica en conta del movimiento de la Tiea según la cual debiea poducise un desplazamiento en el punto de caída de la pieda, las aves se etasaían en su vuelo según les Pág

3 Teoía del campo gavitatoio pasaba la Tiea po debajo o los gandes huacanes que azotaían pepetuamente la Tiea de oeste a este, es ebatida po Copénico aduciendo que al tatase de objetos teestes; piedas, nubes, pájaos, paticipan del movimiento de la Tiea y son aastados po ella. Copénico ceyó que la foma esféica ea la foma suficiente paa engenda el movimiento más pefecto y natual; el movimiento cicula. Éste es el único medio paa que se pepetúen los movi mientos celestes sin necesidad del móvil popuesto po Aistóteles. El univeso copenicano ceó inmediatamente la lógica polémica ente defensoes como Giodano Buno y Galileo, y detactoes, al choca sus ideas conta la autoidad conjunta de Aistóteles y la evelación. La iglesia potestante eaccionó más ponto que la católica. Sin embago, fue ésta quien se situó posteiomente en una posición de ataque más violenta, mientas las iglesias potestantes dejaon actua a sus científicos con mayo libetad. Giodano Buno ( ) fue más adical y con su teoía de un univeso infinito, fomado po innumeables soles y planetas como el nuesto popone una unidad de la natualeza y una elativi dad en los movimientos hizo estalla el Cosmos medieval, dejando la vía libe a Galileo, Descates y Newton. Este acetado adicalismo le llevó a la hoguea en una Euopa ensangentada po las gueas de eligión. Galileo ( ) ealizó estudios sobe los movimientos de los gaves, demostando que el tiempo de caída es independiente del tamaño del cuepo. Hizo sus estudios con planos inclinados e incluso soltando dos balas de cañón de distinto peso desde lo alto de la toe de Pisa compobó que ambas tadan el mismo tiempo en cae. Galileo pofundizó en la idea de la inecia de los cuepos cuando están en movimiento, poniendo el ejemplo de los pasajeos de un baco cuyos movimientos no se ven afectados po la velocidad del navío siempe y cuando ésta sea unifome. De esta foma, se ponía fin a la objeción aistotélica del movimiento de otación de la Tiea. Sus estudios sobe el péndulo le acecan ota vez a la compensión del fenómeno gavitatoio peo sin llega a desentaña la causa a pesa de su peocupación sobe el tema;...todos saben que la causa del peso de los cuepos es la gavedad peo yo no te pegunto po el nombe sino po la esencia de las cosas. Excepto el nombe impuesto a la cosa y que se ha hecho familia po el uso, no compendemos nada de la cosa, ni de la vitud que hace baja una pieda, ni de la que mueve la Luna en su óbita. La idea de esfeas cistalinas sólidas donde estaban engastados los planetas hubo que desechase cuando Tycho Bahe ( ) siguió la óbita de un cometa demostando que se movía a Pág 3

4 Teoía del campo gavitatoio tavés del sistema sola cotando las supuestas capas cistalinas sólidas. Mas, este descubimiento llevaba intínseca una cuestión; qué es lo que de hecho mueve los cuepos celestes y mantiene su disposición egula?. Gilbet de Colcheste ( ) sugeía que el magnetismo ea la causa que mantenía unido al sistema sola, idea compatida con Tycho Bahe y el mismo Keple. Tycho Bahe, uno de los más billantes astónomos del siglo XVI, ea el de los planetas obitando en tono al Sol, al tiempo que el Sol, la Luna y la esfea de las estellas giaban en tono a la Tiea. Gilbet coincidía con el modelo de Tycho peo mantenía fija la esfea de las estellas, siendo la Tiea quien giaba sobe su eje al igual que en el modelo copenicano..- El sistema de Keple. Leyes fundamentales Keple, nacido en tuvo acceso a las tablas astonómicas de Tycho Bahe, las más pecisas de la época y se planteó estudia las anomalías que pesentaba el modelo copenicano. Su pime descubimiento sitúa a cada uno de los planetas en un plano que pasa po el Sol, al contaio de Copénico que los hacía pasa po el cento de gio de la óbita teeste. La constancia de los planos obitales planetaios sobe el plano de la eclíptica diige el pensamiento de Keple hacia el Sol como moto de los movimientos planetaios. La idea eónea de Keple sobe la gavitación supone que el Sol ejece una acción animadoa sobe la Tiea y el esto de los planetas tangencialmente a su tayectoia e invesamente popocional a la distancia Sol-Tiea, al igual que la velocidad obital del planeta. A pati de aquí enuncia la ley de las áeas: Los adios vectoes Sol-planeta baen áeas iguales en tiempos iguales. Keple pensaba que el Sol envía efluvios magnéticos que otaban como los adios de una ueda con el gio del Sol en el plano de otación de los planetas. Estos efluvios populsaban los planetas mediante una fueza tangencial. Así, los planetas más extenos se movían más lentamente que los que se hallaban en las poximidades del Sol debido a que los efluvios magnéticos se habían debilitado po la distancia. Keple pues, suscibía la vieja idea mecánica de la necesidad de la aplicación de una fueza paa mantene el movimiento. En esto Galileo aventajaba a su colega alemán. Pág 4

5 Teoía del campo gavitatoio Sobe la base de las obsevaciones astonómicas de Mate, finalmente abandona la aistotélica hipótesis del movimiento cicula sustituyéndola po una elipse donde el Sol ocupa uno de sus focos. Esta cuva es la única compatible con la ley de las áeas. Posteiomente, en 1.618, enuncia la tecea ley; La elación ente el cuadado de los peíodos y el cubo de la distancia de cada planeta al Sol es una constante. Dicha distancia es justamente el semieje mayo de la elipse. En sus leyes, Keple intuye la influencia del Sol en los movimientos de los planetas asignándole cieto efecto magnético al igual como un imán atae una pieza de hieo, peo sin llega a pofundiza en esa idea. 3.- Teoía de la gavitación de Newton Newton nacido en 1.64 conocía los tabajos de Keple y su intepetación cinemática de los movimientos planetaios. Con estos datos se atevió a da un paso más. Po un lado elaboó una teoía sobe la causa del movimiento obital y po ota genealizó los fenómenos gavitatoios a todo el Univeso conocido. Fente a las teoías de imanes situados en el Sol o los tobellinos de Descates, Newton elaboa una teoía de la acción a distancia, con la masa de los cuepos como esponsable de dicha acción. Además plantea la difeencia ente dos tipos de masas. a) La masa inecial culpable de la peeza de los cuepos a cambia su velocidad, y. b) La masa gavitatoia geneadoa de la acción a distancia atactiva ente dos cuepos. Newton postula la identidad ente los dos tipos de masas concepto que ha sido cooboado po las expeiencias posteioes. La histoia de Newton y la manzana tiene visos de ealidad y sus biógafos así lo han confimado. Su eflexión ea; si la manzana cae al suelo y al mismo tiempo la Luna cae hacia la Tiea; sus movimientos esponden a una misma causa geneal?. Newton elaboa su teoía de la gavitación basándose en esa afimación y su modelo matemático hace depende la fueza de la invesa del cuadado de la distancia y de la masa de la Tiea, en este caso, azonando de la siguiente foma. La manzana cae del ábol con una velocidad de 4,9 m/seg en el pime segundo y la Luna descibe una óbita apoximadamente cicula de longitud, siendo la distancia Tiea-Luna. Como se conoce su peíodo T de otación que es de 7,3 días, entonces su velocidad es. π. v T Pág 5

6 Teoía del campo gavitatoio Como la óbita es cicula apaece una aceleación centípeta sobe la Luna diigida hacia la Tiea, de valo. La fueza que povoca esa aceleación vale. a n 4 π T F m 4. π T La tecea Ley de Keple nos dice, T 3 k k es constante paa cuepos que obitan en tono a una masa M deteminada, peo vaía en función de M. Y sustituyendo. T k. 3 F 4. π m 3 k F k 4. π m Poniendo, 4 π k G M, donde G es una constante, independiente de la masa M, queda. F G. M m En esta fómula, expesión de la ley de la gavitación, debemos señala los siguientes aspectos. Las fuezas gavitatoias son siempe atactivas, no existen fuezas gavitatoias de epulsión. Las fuezas se poducen a paes. La Luna atae a la Tiea con la misma fueza con que la Tiea atae a la Luna. Los cuepos se compotan como si toda su masa estuviea concentada en su cento de gavedad, entonces es la distancia ente los centos de las esfeas planetaias. El valo de la constante G que apaece en la fómula de Newton es muy débil y eso explica po qué los fenómenos gavi tatoios no son peceptibles ente masas pequeñas. Newton nunca llegó a conoce su valo y fue Cavendish, casi un siglo después, quien lo obtuvo expeimentalmente. G 6, Nw.m /kg Pág 6

7 Teoía del campo gavitatoio El descubimiento del valo de G, constante de gavitación univesal, pemitió detemina la masa de la Tiea, del Sol y de todos los planetas con satélites. Paa compoba la validez de su teoía de la gavitación Newton se fijó en el movimiento de la Luna, cuyo peíodo de otación es de 7,3 días y su distancia media a la Tiea de km. La aceleación centípeta de la Luna vale, pues, a pati de datos obsevables. a v T 4 π 4 π (7, ) 6, , m / seg Y utilizando su teoía de la gavitación. Como a m F F G. M m Esta seía la aceleación teóica. a G M Como en esa fecha se ignoaba el valo de la constante G, se optó po dividi la g teeste, cuyo valo ya había deteminado Galileo, po la aceleación calculada a. M G g M a G Siendo el adio teeste km y la distancia media Luna-Tiea km g a 6 ( ) 364 (adimensional) 3 ( ) Y el valo medido. g a 9,81 3, Estos dos valoes pácticamente iguales pueban la veosimilitud de su teoía. 4.- Aplicaciones de la teoía de la gavitación A pati de la expesión. Pág 7

8 Teoía del campo gavitatoio 4 π k G M Despejando k. k 4 π G M Y utilizando la tecea Ley de Keple. T 4 π G M La expesión anteio, conjunción de la teoía gavitatoia de Newton y de la tecea Ley de Keple nos pemite, conocida G, halla las masa planetaias. Así, la masa de la Tiea se obtiene a pati de. M 4 π T G De igual foma puede hallase la masa del Sol, conociendo po ejemplo el peíodo de evolución teeste y la distancia Sol-Tiea. 3 3 T... Peíodo de evolución luna...distancia Tiea Luna Uno de los hallazgos más notables de la mecánica celeste, basada en la teoía de la gavi tación de Newton fue el descubimiento del planeta Neptuno ealizado po Galle en el punto del cielo señalado po Leveie y Adams, basados en las petubaciones expeimentadas en la tayectoia del planeta Uano. Las maeas son oscilaciones peiódicas del nivel de las aguas del ma. El agua caece de igidez y así una molécula situada en el punto A seá más ataída que el cento de la Tiea. En B la atacción de la Luna seá meno que el cento de la Tiea. En B la atacción de la Luna seá meno que en el cento de la Tiea y po tanto quedaá etasada especto a éste, poduciendo un aumento en la pofundidad del océano. Se poduce una defomación elipsoidal de las masas de agua con los vétices diametalmente opuestos especto de la Tiea y alineados con la Luna (pleamaes) mientas que en el cículo máximo nomal a esa línea se pesentan las bajamaes. La posición del Sol influye en la fueza de las maeas. Si la Luna, Tiea y Sol se sitúan en línea ecta sus efectos se suman llamándose maeas vivas. Mientas que si la Luna está en cuadatua con el Sol, se contaestan pacialmente sus efectos y dan luga a las maeas muetas. También el magma fluido del inteio de la Tiea expeimenta vaiaciones peiódicas debido a las mismas causas que las maeas. Son más pobables los teemotos cuando tenemos luna llena o luna nueva. Pág 8

9 Teoía del campo gavitatoio La ionosfea es sensible a las posiciones elativas del Sol y de la Luna, alteando los efectos de los ayos cósmicos. 5.- Campo gavitatoio Newton escibió; Es inconcebible que la mateia buta inanimada, sin la mediación de algo más, que no sea mateial influya y afecte a ota mateia sin contacto mutuo...una gavedad...tal que cualquie cuepo pueda actua sobe oto a distancia, a tavés del vacío, sin la mediación de algo más, a tavés de lo cual pueda conducise la acción y la fueza, es paa mí un absudo tan gande que no ceo exista un hombe que con facultad de pensamiento sobe mateias filosóficas pueda cee en ello. Fue Faaday quien intodujo el concepto de campo físico, como petubación del espacio que odea a la patícula ceadoa del campo. En el caso de un campo gavitatoio es la masa quien modifica el espacio a su alededo, de foma que cualquie ota masa situada en la zona de influencia del campo se veá sometida a una fueza de atacción cuyo valo viene deteminado po la ley de Newton. Llamando g a la intensidad de campo, su valo es. F G. M m F m g g M G En el caso de la gavedad teeste. g o G M M... Masa de la Tiea... adio teeste Al alejanos de la Tiea, la gavedad disminuye. M g G... distancia al cento de la Tiea Dividiendo. g g o Pág 9

10 Teoía del campo gavitatoio g g o La gavedad vaía a lo ancho de la esfea teeste debido al achatamiento de los polos y al efecto de la otación de la Tiea sobe su eje. En el ecuado la g es mínima y en los polos máxima. g Ecuado 9,78 m/seg g Polos 9,83 m/seg Las anomalías locales en los valoes de g testimonian la existencia de yacimientos mineales que o bien tienen una densidad muy gande (menas de metales) o una densidad muy pequeña (bolsas de petóleo, acuífeos). 6.- Enegía potencial gavitatoia La fomulación de la enegía potencial gavitatoia estudiada en otos cusos nos decía que. E p m g o h Tomando como oigen de enegía potencial el nivel del ma y siendo h la altua sobe este nivel y g o la gavedad supeficial. Sin embago confome va ceciendo h, el valo de g disminuye con el cuadado de la altua alcanzando un límite po encima del cual po más que aumentemos la altua la enegía potencial en vez de aumenta, disminuye. Así pues, la E p nunca se hace mayo que un deteminado valo. gavitatoia. Calculemos pues, la expesión geneal de la enegía potencial Paa ello debemos obtene el tabajo necesaio paa levanta un objeto de masa m, desde la supeficie teeste hasta una distancia del cento de la tiea, mediante una fueza igual y contaia a su peso; cuyo valo es. W G M m F G. M m G M m 1 1 d G M m Este tabajo es igual al incemento de la enegía potencial. W U() U(0) U() U(0) + G M m 1 1 La constante U(0) es abitaia. Si tomamos como ceo la enegía potencial cuando la masa se encuenta sobe la supeficie teeste ( ), U() G M m 1 1 Pág 10

11 Teoía del campo gavitatoio O bien. U() G M m 1 Como h (altua sobe el nivel del ma U() G M m G M h m h m g o h La enegía potencial es m g o h veces la elación Paa U () G M m la Tiea. valo Paa E < G M m la patícula se encuenta confinada en la egión compendida ente y y no puede abandona Si le comunicamos a un objeto de masa m una enegía mayo o igual a la baea de potencial de G M m, éste abandonaá la Tiea. La velocidad mínima necesaia paa ompe la baea de potencial se llama velocidad de escape, cuyo valo es. 1 M m m v G v G M O bien, como g o M G ; G M g o v o g Desde un punto póximo a la supeficie de la Tiea. v escape 11, km/seg Este valo disminuye al i aumentando la altua de lanzamiento. Cuando tatamos de cuepos celestes es conveniente cambia nuesto oigen de enegía potencial. Elegimos como enegía potencial nula la coespondiente a una sepaación infinita. Pág 11

12 Teoía del campo gavitatoio U() U(0) + G M m 1 1 Si U( ) 0 U(0) - ceo cuando G M m Sobe la supeficie de la Tiea; U. G M m U() - G M m Cuando la enegía E < 0, el cuepo está ligada a la Tiea. Si la enegía E > 0, entonces el cuepo abandona la Tiea., incementándose según aumenta y haciéndose 7.- Satélites atificiales El poblema de situa un cuepo en óbita alededo de la Tiea ya fue estudiado po Newton según se obseva en el dibujo adjunto. Si deseamos una óbita cicula entonces tendemos que comunicale al objeto una velocidad tangencial (pependicula al adio), tal que se compense la caída gavitacional con el avance ecto. De foma que mantenga siempe la misma distancia sobe la supeficie teeste. Sabemos que un cuepo cae 4,9 metos cada segundo. Debemos lanza pues, con una velocidad tal que en 1 segundo el cuepo siga estando a metos del cento de la Tiea. La distancia AB debe se. AB ( + 4,9) km AB 9,8 + 4,9 Pág 1

13 Teoía del campo gavitatoio AB m v 7,9 km/seg A esta velocidad la llamaemos velocidad cicula. Esta velocidad disminuye, aunque muy poco al aumenta la altua de lanzamiento. La óbita descita po el satélite dependeá pues, de la velocidad de lanzamiento. Cuando v < v cicula el cuepo descibe una óbita elíptica de foco lejano el cento de gavedad de la Tiea (punto de lanzamiento en el apogeo), que cota a la supeficie teeste y po tanto después de un beve vuelo vuelve a cae a la Tiea. Si v v cicula la óbita es cicula y concéntica con la Tiea. gavedad de la Tiea. Si v > v cicula y v < v escape el satélite descibe una elipse de foco póximo (punto de lanzamiento en el peigeo) en el cento de Cuando v v escape el satélite descibe una paábola cuyas dos amas se alejan hacia el infinito, aumentando paulatinamente la velocidad del satélite mientas se va alejando. Paa v > v escape el satélite descibe una óbita hipebólica y su velocidad mantiene un valo constante mientas se aleja. En conceto, paa situa un satélite en óbita en tono a la Tiea necesitamos, en pime luga, eleva la altua de lanzamiento hasta alcanza el punto de su tayectoia (elipse) más póximo a la Tiea (peigeo) y una vez situado en dicho punto comunicale una velocidad, pependicula a, de valo meno que la velocidad de escape (11, km/seg) y mayo que la velocidad cicula (7,9 km/seg), apoximadamente de unos 8 km/seg. La enegía total consumida es suma de la necesaia en cada fase. Pág 13

14 Teoía del campo gavitatoio W 1º) Enegía hasta alcanza el peigeo m go d m go d m g m g o o... adio de la Tiea... Distancia hasta el peigeo º) Paa mantene el satélite en óbita su velocidad debe se tal que. F m a a... aceleación centípeta v m m g o v go Po tanto, su enegía cinética vale. E c 1 m v 1 m go Y la enegía total seá la suma de ambas. E TOTAL m go 1 + m g o m g o 1 Esta enegía puede disminuise en pate si se tiene en cuenta la velocidad de otación de la Tiea (0,465 km/seg en el ecuado), en el sentido este-oeste. Po esa azón los lanzamientos se hacen siempe hacia el este y en latitudes lo más póximas posible al ecuado. El peíodo de otación del satélite vale. T π v π go π g o 3 Todo este poceso explica po qué el lanzamiento de satélites equiee el empleo de cohetes de vaias etapas con objeto de que vayan actuando sucesivamente hasta que el último impulso actúe solamente sobe una pequeña pate del poyectil. 8.- Teoías modenas Los escollos con los que topezó la teoía newtoniana fueon: Pág 14

15 Teoía del campo gavitatoio la explicación del movimiento de los cometas la anomalía en el peihelio de Mecuio la explicación de la velocidad de popagación de la gavitación Hubo intentos po pate de Laplace, de Tysseand y Maxwell po modifica la teoía de Newton paa adaptala a estos fenómenos intentando constui una teoía de campo gavitatoio simila a la teoía de campo electomagnético intoduciendo téminos dependientes de la velocidad, peo se llegaba a unos modelos que pesentaban inconsistencias como el hecho de apaece una densidad de enegía infinitamente negativa, sin cota infeio. Einstein popuso que la gavitación es en ealidad, una cuvatua del espacio-tiempo causada po las masas. Detemina a su alededo un conjunto de geodésicas que son las tayectoias de las masas. Desaolló unas ecuaciones en las que. el contenido enegético del espacio-tiempo cuvatua 4-dimensional del espacio-tiempo A pati de las ecuaciones de Einstein que en el caso de campos gavitatoios débiles y/o lentamente vaiables se educen al caso de Newton, se obtuvo que la velocidad de popagación c (velocidad de la luz). a pati de ahí se deduce una ecuación de ondas. son popagaciones oscilatoias del espacio-tiempo. En ealidad, es el mismo espacio-tiempo quien oscila. La Física Cuántica expesa las fuezas mediante un intecambio de patículas mediadoas (los gavitones). Se ha intentado una teoía cuántica de la gavedad peo no se ha conseguido, tan sólo se han logado esultados paciales como los gavitones o cuantos de gavedad. Se conecta con la Teoía de la elatividad Geneal; la tayectoia de un gavitón es la geodésica que ecoe una onda gavitatoia. 9.- Implicaciones cultuales y sociales de la teoía de la gavitación El desaollo de la teoía de la gavitación newtoniana pemitió conoce mejo el mundo en que vivimos y el movimiento y posición de los cuepos en el Sistema Sola, egidos po las mismas leyes que los cuepos teestes. La confimación de la teoía heliocéntica popuesta po Copénico supuso un cambio de la vi sión del hombe sobe su entono, sobe el significado de su existencia y sobe su elación con la divi nidad. Pág 15

16 Teoía del campo gavitatoio El hombe, la aza humana dejó de se el cento de la ceación, ya no somos una especie mimada po el Ceado sino habitantes de un planeta que óbita en tono a una estella de tamaño medio peteneciente a una galaxia que puebla un Cosmos casi infinito. Pede la consideación de sees pivilegiados de todo el Univeso necesitaba tiempo paa se digeido y la iglesia sólo pidió pedón po el tato infligido a los defensoes del sistema heliocéntico bajo el papado de Juan Pablo II. Las pesonas, en geneal, están familiaizados con los fenómenos gavitatoios a nivel teeste peo no así con los que tienen luga fuea de nosotos; po ello siempe es motivo de conmoción la apaición de un cometa como el que el veano pasado pudo se visible a simple vista sobe la Tiea o el Shoemake que chocó conta Júpite, poniéndonos en aleta sobe una situación que pudiea volve a epetise como lo ha hecho en el pasado; la caída de un cometa o un meteoito sobe la Tiea. En definitiva no somos más que una nave vagando po el espacio egidos po la inexoable ley de la gavitación cuyos efectos bien podían destuinos. El descubimiento de nuevos planetas a pati de las petubaciones que poducen en sus óbitas los planetas ya conocidos (descubimiento de Neptuno) así como el descubimiento de Plutón en po Tombaugh son claísimas demostaciones de la validez de dicha teoía y una heamienta en manos de la mente humana paa pedeci efectos sin achacalo a intevenciones divinas, aunque siempe quedaá la pegunta del oigen de la gavedad. En Heshell mostó que las estellas obsevables constituían un sistema con foma de lente, es deci, galaxias. El mismo Heshell obsevó en que algunas paejas de estellas póximas gian una alededo de la ota (estellas binaias) según la ley de la gavitación. También se obsevó que las estellas tienden a agupase po efectos de la gavitación fomando cúmulos globulaes y abietos. Desde que en 1.93 Hubble mostó la existencia de otas galaxias, se ha obsevado que éstas se agupan en cúmulos y supecúmulos galácticos todas siguiendo la inexoable ley de la gavitación. El tema más candente hoy en día en los foos astonómicos tienen también como potagonista a la gavedad; la actual expansión del Univeso consecuencia del "bing-bang" continuaá indefinidamente o bien las fuezas de gavedad fenaán su actual expansión y comenzaá a juntase, a contaese, en lo que se denomina el "big-cunch". Todo depende de la cantidad de mateia del univeso y con la que hemos descubieto hasta la fecha es insuficiente paa povoca una contacción gavitatoia aunque la posible existencia de mateia oscua puede hace cambia la teoía de signo. En esa polémica andan hoy enfascados los astónomos. Uno de los efectos más sopendentes y consecuentemente más populaes de la teoía de la gavedad es la existencia de agujeos negos, esto es estellas cuya mateia es tan sumamente densa Pág 16

17 Teoía del campo gavitatoio que cea un campo gavitatoio tan fuete que no puede escapa nada de allí, ni siquiea la luz. Es un concepto teóico peo cooboado con obsevaciones astonómicas cuya justificación bien pudiea coesponde a esa teoía. Se tata de un efecto más de una laga histoia sobe el sabe humano y su innegable capacidad de cuiosidad, una histoia que comenzábamos con Aistóteles y cuyo final sigue abieto paa teeno de juego de los investigadoes. Pág 17