En este post se explica en qué consiste el campo gravitatorio, también llamado campo gravitacional. Así pues, encontrarás la definición de campo gravitatorio, su fórmula y un ejemplo de su cálculo.
Índice
¿Qué es el campo gravitatorio (o campo gravitacional)?
El campo gravitatorio, o campo gravitacional, es el campo de fuerzas que representa la gravedad. Es decir, el campo gravitatorio es la extensión de espacio en la cual un cuerpo con masa atrae a otro cuerpo.
Por lo tanto, el campo gravitatorio de una masa es la región del espacio en la cual dicha masa atrae a cualquier otra masa mediante una fuerza gravitatoria.
Lógicamente, cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, mayor será su campo gravitatorio. Por eso los cuerpos con mucha materia, por ejemplo los planetas, ejercen grandes fuerzas gravitatorias. En cambio, los objetos con poca masa, como un lápiz, prácticamente no tienen fuerza de gravedad (se neglige). Más abajo veremos cómo se calcula la intensidad de un campo gravitatorio.
Ten en cuenta que el campo gravitatorio se considera como un campo vectorial en la física newtoniana o clásica, mientras que en la física relativista es un campo tensorial. Así que para resolver problemas básicos sobre el campo gravitatorio se debe tratar como un campo vectorial.
Fórmula del campo gravitatorio
La intensidad del campo gravitatorio (o campo gravitacional) de un cuerpo es igual a la constante de gravitación universal por la masa del cuerpo partido por el cuadrado de la distancia entre el punto en cuestión y el centro del cuerpo.
De modo que la fórmula para calcular la intensidad del campo gravitatorio es la siguiente:
Donde:
es el campo gravitatorio.
es la constante de gravitación universal, cuyo valor es 
.
es la masa del cuerpo que crea el campo gravitatorio, expresada en kilogramos.
es la distancia entre el cuerpo que crea el campo gravitacional y el cuerpo que es atraído, expresada en metros.
Por lo tanto, el símbolo del campo gravitatorio es una g minúscula y sus unidades son m/s2 ya que es una aceleración. En concreto, es la aceleración con la que el cuerpo que ejerce el campo gravitatorio atrae a otro cuerpo.
- Fíjate que el campo gravitatorio no depende de la masa del objeto atraído, sino de la masa que crea el campo y de la distancia entre los dos cuerpos.
- Además, la dirección del campo gravitatorio es la línea imaginaria que pasa entre la masa que crea el campo y la masa que es atraída por el campo.
- Finalmente, al considerar el campo gravitatorio como un campo vectorial, el sentido del vector es hacia el centro de la masa que crea el campo.
Campo gravitatorio de la Tierra
Ahora que ya sabemos el significado del campo gravitatorio, vamos a calcular la intensidad del campo gravitacional de la Tierra para que veas cómo se hace.
Para ello, debemos aplicar la fórmula del campo gravitatorio:
Los valores de la constante de gravitación universal, la masa de la Tierra y el radio desde el centro del planeta a su superficie son:
- G = 6,674 · 10-11 N·m2/kg2
- M = 5,972·1024 kg
- R = 6371000 m
Así pues, sustituimos los datos en la fórmula y calculamos el valor del campo gravitacional en la superficie de la Tierra:
En definitiva, el valor del campo gravitatorio en la superficie de la Tierra es de 9,81 m/s2.
Campo gravitatorio y campo eléctrico
Por último, veremos cuál es la diferencia entre el campo gravitatorio y el campo eléctrico, ya que son dos tipos de campos vectoriales que se suelen trabajar en física.
La principal diferencia entre el campo gravitatorio y el campo eléctrico es que el campo gravitatorio existe siempre para todos los cuerpos, en cambio, el campo eléctrico solo existe cuando los cuerpos están cargados eléctricamente.
De modo que cualquier objeto con masa siempre ejerce una fuerza gravitatoria, aunque lógicamente si su masa es muy pequeña también lo será la fuerza gravitatoria que hace. Mientras que un cuerpo solo ejercerá una fuerza eléctrica cuando esté cargado con electricidad.
Además, el campo eléctrico puede ser de atracción o de repulsión, ya que dos cuerpos cargados eléctricamente se pueden atraer (si están cargados con diferente signo) o repeler (si están cargados con el mismo signo). Sin embargo, el campo gravitacional siempre es de atracción, pues la fuerza de gravedad atrae un cuerpo hacia otro.
