Artículo 2 | EXPERIMENTO GRAVITACIONAL

Hoy traemos a estas páginas un experimento que nos permitirá demostrar el origen de la fuerza de la gravedad.

Como todos sabemos la fuerza de la gravedad es la responsable de la atracción entre cuerpos, y que es función de la masa de cada uno de ellos y de la distancia que los separa.
La fuerza de la gravedad es la que obliga a los astros y planetas a seguir trayectorias mas o menos circulares o elípticas, es la responsable del peso y de las mareas, y de otros fenómenos físicos. Todas ellas pueden expresarse según la ley de Newton, o ley de la gravitación universal, según la cual dos cuerpos materiales, de masas m y m´, se ejercen mutuamente, según la recta que los une, una fuerza de atracción F que es directamente proporcional al producto de las masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia r que los separa, es decir:

de acuerdo con esta fórmula dos masas de un kilogramo, separadas un metro, se atraen mutuamente con una fuerza de 0,001 miligramos, y en la superficie terrestre, en virtud de la masa de la tierra y su radio, los cuerpos están sometidos a una fuerza vertical y hacia abajo, que denominamos peso, y que les comunica, si no existe causa que lo impida, una aceleración de caída igual para todos ellos, Dicha aceleración es la llamada aceleración de la gravedad(1) g, de valor prácticamente constante e igual a 9,81 m/s2.

La aceleración de la gravedad varia del Polo al Ecuador en función de la variación del radio terrestre. El valor de referencia o valor normal corresponde a una latitud de 45º a nivel del mar.

La teoría de la gravitación universal explica y permite calcular las fuerzas y el movimiento de los cuerpos bajo la acción de las fuerzas gravitacionales pero no explica cual es su origen, éste es el objetivo del experimento que proponemos.

Antes de pasar a describir el experimento propiamente dicho expondremos la hipótesis que se pretende demostrar, que es la de establecer el origen de las fuerzas gravitatorias.

Origen de las fuerzas gravitatorias

HIPÓTESIS

Las fuerzas gravitatorias tienen su origen en las perturbaciones que dos cuerpos físicos se inducen mutuamente en el movimiento y la distribución interna de cargas.

Consideremos para empezar un cuerpo suficientemente homogéneo, alejado de cualquier otro de manera que sobre el mismo no se ejerza fuerza gravitacional alguna. En virtud de su estructura electrónica las cargas eléctricas estarán en equilibrio y el cuerpo aparentemente se mostrará como un cuerpo neutro, y no existirá rastro de campo eléctrico ni magnético en sus inmediaciones.

En efecto, consideremos un punto P en el espacio próximo a dicho cuerpo, el campo creado en él será, aplicando el principio de la superposición, igual a la suma vectorial de los campos que crean cada una de las cargas sobre el punto considerado. Dicha suma podemos representarla gráficamente mediante la siguiente figura:

donde v1, v2, etc, son los vectores que expresan el campo creado por cada una de las infinitas n cargas que forman el cuerpo considerado. De la figura se deduce que el vector resultante es cero, (ya que la suma de los n vectores nos lleva al punto inicial), cosa que ya sabíamos de entrada.

Acerquemos ahora un cuerpo con carga neutra a nuestro cuerpo inicialmente aislado, ahora el campo en el punto P será la suma del campo producidos por los dos cuerpos, pero el resultado, aún que el campo que generan los dos cuerpos aislados es cero, no es cero, debido a que ambos cuerpos se han afectado mutuamente en la distribución y el movimiento de las cargas eléctricas que los constituyen. Por tanto la suma de los dos campos será:

Podemos igual que antes esquematizar la suma mediante la siguiente figura:

ahora V1, V2, etc, son los vectores que expresan el campo creado por cada una de las infinitas n+n´ cargas que forman los dos cuerpos que se interaccionan. El efecto es que los vectores se curvan resultando un vector suma que no es cero.

Dicho de otro modo: la interacción que se produce desplaza el centro de cargas(2) de ambos cuerpos haciendo que se comporten como cuerpos no neutros y produciendo por tanto cada uno un campo mixto electrostático y electromagnético que se manifiesta como un campo de fuerzas (gravitacional) y un campo magnético.

(2)Podemos definir el centro de cargas como aquel punto imaginario que poseyendo una carga igual a la del cuerpo estudiado produce en los demás puntos del espacio el mismo efecto que el cuerpo completo

De lo explicado se desprende que el campo magnético de los planetas está asociado con el campo gravitatorio de los mismos y que una variación de uno de ellos conlleva la variación del otro. A demás, como ambos dependen de la interacción con los demás astros variaciones en ellos se deben traducir en variaciones del campo gravitatorio y magnético de los demás.

APLICACIONES

La principal aplicación es la de poder diseñar aparatos que puedan evitar o disminuir las fuerzas gravitatorias (LEVITACIÓN). El ejemplo más claro sería, quizás, la construcción de platillos volantes.

COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL

Para la comprobación experimental de esta teoría proponemos un sencillo experimento.

Una caja metálica que puede ser cerrada herméticamente contiene otra caja también metálica en cuyo interior pueden colocarse objetos de distintos pesos y materiales.

El conjunto se pesa cuidadosamente en un laboratorio de referencia y se eleva a una altura suficientemente alta como para que el efecto gravitatorio quede suficientemente reducido. Para ello puede emplearse un globo sonda estratosférico o bien la estación espacial.
Una vez los objetos se hallan a la altura del experimento se colocan los objetos dentro de la primera caja metálica, que estará eléctricamente aislada interiormente, a continuación se introduce esta en la otra caja también aislada y hermética. El objeto de las dos cajas metálicas es de proteger los objetos de prueba de manera que estos al regresar al suelo no puedan sufrir los efectos del globo terrestre y queden exentos de peso. Por tanto si el apantallado ha sido eficaz los objetos del interior no habrán sufrido cambios en su distribución de cargas y la misma será la que tenían a la altura de prueba, siendo su peso igual al correspondiente a dicha altura.

Las cajas se llevan de nuevo al laboratorio de referencia y SIN ABRIR se pesa el conjunto. El resultado será que el peso del conjunto es inferior al de los componentes, en función de la eficacia del apantallado el peso será igual al de la caja exterior más una porción del de la caja interior más el peso de los objetos de prueba a la altura del experimento. Es decir

donde:

• Ce = peso de la caja exterior con su aislante
• Ci = peso de la caja interior con su aislante
• alfa = factor <1
• Op = peso del objeto de prueba a la altura del experimento
• Op = peso del objeto de prueba en el laboratorio

UN ESQUEMA DE LA DISPOSICIÓN DE LAS CAJAS PARA EL EXPERIMENTO SE ADJUNTA A CONTINUACIÓN:

La constatación de que el peso comprobado después del experimento es inferior al peso inicial confirmará la hipótesis establecida.

En función de la eficacia que demuestre el apantallado mediante cajas o esferas metálicas se podrá eliminar la caja interior, en cambio podría ser contrario mejorar el apantallado si el resultado del experimento no resultara suficientemente concluyente.

Como ya hemos apuntado el diseño de los platillos volantes se basa en la construcción de mecanismos que pueden mover el centro de cargas de los objetos llevándolos a una posición próxima a la que tendrían en ausencia del efecto de la tierra haciendo posible así que leviten.

En 2012 en la Universidad Politécnica de Catalunña (UPC) se ha puesto a punto una aleación idónea para la construcción de las cajas para el experimento gravitacional expuesto. Tal aleación permite hacer invisible a los campos magnéticos a los objetos introducidos en recipientes con ella construidos

Saludos cordiales,