Objetivos de aprendizaje
Al finalizar esta sección, vas a poder:
- Explicar la gravedad como un campo de fuerza que actúa sobre objetos con masa.
- Calcular el peso de un objeto usando $F_g = mg$.
- Distinguir entre peso real y peso aparente.
- Interpretar las fuerzas g en situaciones cotidianas.
Ley de Gravitación Universal
La fuerza gravitacional es una fuerza de atracción entre cualquier par de objetos con masa:
$$F_g = \frac{G\,m_1\,m_2}{r^2}$$donde:
- $G = 6{,}67 \times 10^{-11}\ \text{N}\cdot\text{m}^2/\text{kg}^2$ — constante gravitacional universal
- $m_1$, $m_2$ — masas de los dos objetos
- $r$ — distancia entre sus centros de masa
Campo gravitacional
Cerca de la superficie de la Tierra, podemos tratar la gravedad como un campo de fuerza uniforme:
$$\vec{F}_g = m\,\vec{g} \qquad g \approx 10\ \frac{\text{N}}{\text{kg}} = 10\ \frac{\text{m}}{\text{s}^2}$$El valor de $g$ varía entre $9{,}76$ y $9{,}83\ \text{m/s}^2$ en distintos puntos de la Tierra. Usamos $g = 10\ \text{m/s}^2$ como aproximación de trabajo.
Ejemplo: ¿cuánto pesa un bloque de 7 kg?
$$F_g = mg = 7 \times 10 = 70\ \text{N}$$Campos de fuerza en general
Un campo de fuerza es una región en la que una fuerza actúa sobre objetos que tienen cierta propiedad:
| Campo | Actúa sobre |
|---|---|
| Gravitacional | Objetos con masa |
| Eléctrico | Objetos con carga eléctrica |
| Magnético | Objetos con susceptibilidad magnética |
Peso aparente y fuerzas g
En realidad, no podés sentir la fuerza de gravedad. Lo que sentís cuando “pesás” un objeto es la fuerza normal que aplicás para sostenerlo.
El peso aparente es la magnitud de la fuerza normal sobre un sistema:
$$W_{ap} = F_N$$El peso aparente no siempre coincide con el peso real. Ejemplos:
- En el fondo de una pileta: la fuerza de empuje del agua reduce el peso aparente.
- En caída libre: el peso aparente es cero (ingravidez aparente).
- En un ascensor que acelera hacia arriba: el peso aparente aumenta.
- En un ascensor que frena al bajar: el peso aparente aumenta también.
Fuerzas g
Las fuerzas g expresan el peso aparente como múltiplo de $g$:
$$g\text{-force} = \frac{F_N}{F_g}$$| g-force | Situación |
|---|---|
| 0 | Órbita o caída libre (ingravidez) |
| +⅙ | Superficie de la Luna |
| +1 | Superficie de la Tierra (en reposo) |
| +4,5 | Montaña rusa, fondo del primer descenso |
| −1 | Límite de tolerancia humana sostenida |
| +8 | Límite de tolerancia humana sostenida |
| +60 | Límite de impacto en accidente automovilístico con airbag |
Para pensar
- ¿Por qué los astronautas en la Estación Espacial Internacional parecen “flotar” si la gravedad terrestre llega hasta allí?
- ¿Qué sentirías si estuvieras en un ascensor cuyo cable se corta? ¿Podrías distinguirlo de estar en el espacio?
- ¿Por qué en la Luna los astronautas podían dar saltos mucho más altos que en la Tierra?
Adaptado de Jeff Bigler — Physics 1: Mechanics in Plain English, licencia CC BY-NC-SA 4.0. Traducción y adaptación: Prof. Ing. Luciano Lamaita, 2026.