Unidad 7 · Tema 02
Campo gravitacional y peso
El campo caracteriza el entorno gravitacional; el peso de un cuerpo depende de ese campo local.
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Concepto 01
Fuerza por unidad de masa
Esencial Lo mínimo que debes conservar
El campo es g=F/m y fuera de una masa esférica vale hacia el centro.
ComprendeInterpreta y conecta
g es una aceleración de campo y no una fuerza por sí sola.
ProfundizaFormulación y condiciones
La masa de prueba ideal no altera apreciablemente la fuente.
ExploraConexiones para continuar
Mapas de campo permiten comparar entornos sin elegir todavía un objeto de prueba.
Relación matemática
Campo gravitacional y peso
Campo exterior, peso y cambio radial.
g no es universal y el peso depende del campo local.
ProfundizaVariables, condiciones y comprobaciones
Variables
- g
- campo o aceleración gravitacional; unidad habitual: m/s²
- W
- peso gravitacional; unidad habitual: N
Condiciones de aplicación
- Fuente esféricamente simétrica; h medido desde la superficie.
Comprobación dimensional
m/s² y N.
g/g₀=1/(1+h/R)²
- g/g₀
g disminuye continuamente con la altura y conserva un valor no nulo en h=R y h=2R.
Concepto 02
Masa y peso
Esencial Lo mínimo que debes conservar
En un campo local g, el peso gravitacional de una masa m es W=mg.
ComprendeInterpreta y conecta
La masa permanece; el peso cambia al cambiar g.
ProfundizaFormulación y condiciones
La aproximación W=mg usa el campo evaluado en la región ocupada por el cuerpo.
ExploraConexiones para continuar
Una báscula mide una fuerza de contacto, por lo que su lectura es peso aparente.
Ejemplo resuelto
Peso a una altura igual a medio radio terrestre
Una persona de 70 kg está a r=1,5R_T y g₀=9,8 m/s².
- m=70 kg
- r=1,5R_T
- g₀=9,8 m/s²
Calcular g y W.
- Razón
g/g₀=(R/r)²=1/(1,5)².
- Campo
g=9,8/2,25=4,36 m/s².
- Peso
W=mg=(70)(4,36).
- Resultado
W≈305 N.
Concepto 03
El campo con la altura
Esencial Lo mínimo que debes conservar
A altura h sobre radio R, g(h)=g₀[R/(R+h)]².
ComprendeInterpreta y conecta
El descenso es continuo y se mide desde el centro, no desde una coordenada plana arbitraria.
ProfundizaFormulación y condiciones
A r=2R el campo vale g₀/4.
ExploraConexiones para continuar
El campo no se apaga al cruzar una altura orbital.
Concepto 04
Ingravidez aparente
Esencial Lo mínimo que debes conservar
Una nave y sus ocupantes pueden caer juntos y tener peso aparente cero con g no nulo.
ComprendeInterpreta y conecta
La ausencia de normal explica la sensación de ingravidez.
ProfundizaFormulación y condiciones
La trayectoria orbital sigue teniendo aceleración gravitacional radial.
ExploraConexiones para continuar
Distinguir fuerza gravitacional de lectura de báscula evita una paradoja aparente.
Revisión conceptual
Errores frecuentes
Cada advertencia incluye una forma concreta de revisar el razonamiento, no solo una marca de respuesta incorrecta.
Tratar 9,8 m/s² como valor universal de g.
g depende de M y r.
Explicar ingravidez orbital diciendo que la gravedad desaparece.
Nave y ocupantes comparten caída libre en un campo no nulo.