¿La gravedad es afectada por la masa y es lineal? Aprendiendo y Estudiando para siempre

Trataré de ofrecer una respuesta más simplificada y fácil de entender, en la cual solo consideraré la gravedad como la experimentamos aquí en la tierra. Para obtener una respuesta más detallada sobre cómo y por qué, lea la respuesta de Julius Sky a continuación. La respuesta de Julius es correcta, pero tal vez más allá del alcance de la comprensión de algunos, ya que utiliza las leyes universales de la gravitación, que van más allá de lo que experimentamos como gravedad en nuestra vida cotidiana.

=== respuesta corta ===

La gravedad es lo que “atrae” todo hacia una cierta fuerza. Imagina un niño de 10 kg (+/- 20 libras) parado sobre tus pies. Ahora imagine a un hombre grande de 100 kg (+/- 200 libras) parado sobre sus pies. Sus pies estarían sufriendo mucho más en este último caso, así que sí, la gravedad se ve afectada por la masa. Algo 10x más pesado se tira hacia la tierra con una fuerza 10x mayor, por lo que es lineal.

=== explicación de la simplificación ===

Graviado universal: F = (G * m1 * m2) / d ^ 2
G es la constante gravitacional universal. m1 y m2 son las masas de los dos objetos en el campo gravitatorio de cada uno. d es la distancia entre ellos Esto se puede simplificar para su uso en la superficie de la tierra. Reemplace m2 con la masa de la tierra (5,972E24 kg), d con el radio de la tierra (6.371.000m) y G con su valor (6.67408E-11 m ^ 3 / (kg s ^ 2). Ahora obtiene F = m1 * 9.82N / kg (F = m * g) , válido para todos los objetos que se encuentren lo suficientemente cerca de la Tierra. g difiere ligeramente en diferentes lugares de la Tierra debido a la rotación de la Tierra y los diferentes radios. Aquí puede ver la linealidad, ya que la La fuerza es igual a la masa multiplicada por una constante. Esta constante también cambiaría linealmente con la masa de la tierra, por lo que la gravedad se ve afectada linealmente por la masa de ambos objetos (generalmente la tierra y algún otro objeto).

=== información adicional para resolver cualquier confusión restante ===

Lo que podría confundir a algunas personas es que los objetos de diferente masa caen a la misma velocidad. Deje caer una botella de agua vacía y una llena desde la misma altura para que toquen el suelo al mismo tiempo. Esto parece entrar en conflicto con la idea de que los objetos más pesados experimentan una atracción gravitatoria más fuerte.
Simplifiquemos y digamos que la botella vacía pesa 1 kg y la que pesa 10 kg. La botella llena se tira hacia la tierra con una fuerza 10 veces mayor que la fuerza que tira hacia abajo de la botella vacía. Entonces, ¿por qué no va más rápido que la botella vacía? Porque es más pesado. Para acelerar un objeto 10 veces más pesado a una velocidad similar, la fuerza también debe ser 10 veces mayor. Aceleración = fuerza / masa. Linealidad inversa que anula el aumento del efecto de la gravedad. Para resumir y simplificar : la botella llena experimenta 10 veces más fuerza gravitatoria, pero también necesita 10 veces la fuerza para acelerar al mismo ritmo.

Otro efecto que podría confundirte es la resistencia al viento / fricción del aire . No desempeña ningún papel en el experimento de la botella vacía frente a la botella completa, a menos que los deje caer desde lo más alto. La fricción del aire aumenta a medida que aumenta la velocidad del objeto que se mueve a través del aire; Si los deja caer lo suficientemente alto, en cierto momento la botella vacía irá tan rápido que la fricción del aire resultante es tan grande que es igual (y opuesta) a la gravedad. Esta velocidad se llama velocidad terminal. Cuando un objeto alcanza la velocidad terminal, ya no acelerará, caerá a una velocidad constante . La velocidad terminal de la botella llena será mayor porque sufre una fuerza gravitacional más fuerte. Por lo tanto, tiene que caer más rápido antes de que la fricción del aire sea lo suficientemente grande como para cancelar la aceleración. Porque a diferencia de la gravedad, la fricción del aire no se ve afectada por la masa o el peso. Esta es la razón por la que una pluma y una bola no golpean el suelo al mismo tiempo cuando se caen. La pluma tiene mucha menos masa pero mucha resistencia al viento en comparación con la pelota. Inicialmente, caerán a la misma velocidad, pero la pluma alcanzará muy rápidamente su velocidad máxima y dejará de acelerar.

Todo esto cambia cuando no hay resistencia al viento (en un vacío, por ejemplo, en la luna). Sin aire, no hay otra fuerza que limite la velocidad que un objeto puede alcanzar en caída libre. Este experimento lo confirma: