1.1 El valor del campo gravitatorio

Imagén en FLICKR de NASA bajo licencia CC

Nos vamos a centrar ahora en el campo gravitatorio o campo gravitacional.

Si se dispone en cierta región del espacio una masa M, el espacio alrededor de M adquiere ciertas características que no disponía cuando no estaba M.  Por el simple hecho de estar ahí, la masa M distorsiona el espacio que lo rodea dotándolo de una propiedad que antes no poseía y que sólo afectará a la materia que posea la misma propiedad. Este hecho se puede comprobar acercando otra masa m (que se conoce con el nombre de masa testigo) y constatando que se produce la interacción. A la situación física que produce la masa M se la denomina campo gravitatorio. Este campo gravitatorio viene dado por un campo vectorial de fuerzas.
Realmente, es el campo gravitatorio creado por la fuente M el que realmente interacciona con la masa testigo.

El campo gravitatorio actúa así como una especie de portador de fuerza. Buscando una analogía cinematográfica, aunque incorrecta, sería como la fuerza de los Jedis en Star Wars, dado que es el que permite que la masa fuente interactúe con la masa testigo a través de él.

 

Por tanto, la intensidad del campo se puede expresar como la fuerza soportada por la masa testigo entre el valor de la misma.

Imagen de Wikimedia Commons bajo licencia CC BY-SA 3.0.

El campo creado por una distribución de masa esférica se puede expresar como la fuerza soportada por la masa testigo entre el valorde la misma. Este campo viene dado, en cada punto fuera de la esfera, por un campo vectorial que apunta hacia el centro de la esfera:

El signo menos indica que el campo gravitatorio tiene carácter atractivo.

Es importante que te des cuenta de que, tal como se ha definido, el campo gravitatorio en un punto no depende del valor de la masa "m" que lo soporta; de hecho, el campo existe aunque la masa "m" no se encuentre allí. Por el contrario, el valor del campo sí depende de la masa que lo crea (M) y la distancia a la posición de ésta (R).

Plantéate el siguiente ejemplo: Piensa en algo que estés viendo en este momento, por ejemplo, un lápiz. El valor del campo gravitatorio en ese punto es aproximadamente 9.8 N/kg (hablamos del módulo de g), y ese valor no depende de si está el lápiz allí o no, sólo depende de la masa que creó el campo (la Tierra, M_T) y el lugar donde se mide (cerca de la superficie, R_T).