Sfondo burger-menu
22 Ottobre 2022
18:30

La forza di gravità: definizione, caratteristiche e applicazioni in fisica

La forza di gravità è l'espressione della forza di attrazione fra due masse. In questo articoli vedremo cos'è attraverso una semplice spiegazione.

A cura di Elena Buratin
490 condivisioni
La forza di gravità: definizione, caratteristiche e applicazioni in fisica
forza gravità

La gravità, anche chiamata gravitazione o interazione gravitazionale, è una delle quattro forze fondamentali conosciute finora in natura. Alla fine del XXVII secolo, Isaac Newton ne descrisse il comportamento macroscopico in quella che tutt'oggi viene chiamata legge di gravitazione universale. La forza di gravità è una forza reciproca che agisce attraendo due corpi dotati di massa, posizionati a una certa distanza. È una forza conservativa, ovvero dipende soltanto dalla posizione e non dal percorso fatto per raggiungere tale posizione.
In questo articolo vedremo non solo come si calcola ma anche come cambia la sua definizione in base alla teoria fisica considerata.

Cos'è la forza gravitazione per la fisica classica newtoniana

Isaac Newton fu il primo a capire che la massa ha un ruolo cruciale nell'intensità della gravità – il cui nome viene proprio dal latino "gravis", cioè pesante. Capì inoltre che la gravità si manifesta quotidianamente sulla Terra attraverso la forza peso ed è la stessa forza che mantiene i pianeti in orbita intorno al Sole. La legge di gravitazione universale afferma che due masse, m1 e m2, si attraggono con una forza, Fg, proporzionale alle masse stesse e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza, r, tramite una costante G.

Fg = G · m1 · m2 / r2

Ciò significa che nella fisica newtoniana classica più le masse sono elevate, maggiore è la forza di attrazione. La stessa forza si può anche raggiungere semplicemente avvicinando le due masse. La forza di gravità è sempre e solo attrattiva, a differenza delle altre forze, ed è una forza reciproca, ovvero agisce su entrambe le masse. Si misura in Newton [N], come tutti gli altri tipi di forza e 1 N equivale alla forza di un chilogrammo lasciato cadere da un'altezza di un metro che impiega un secondo per raggiungere il terreno [kg·m/s2]. Si può introdurre anche il concetto di campo gravitazionale "g", ovvero una mappa spaziale che descrive l'influenza a distanza della presenza di una sola massa m1.

g = G · m1 / r2

Ad esempio, l'intensità del campo gravitazionale terrestre in un punto preciso della superficie terrestre viene anche chiamato accelerazione di gravità. L'accelerazione di gravità ha un valore massimo ai poli, poiché sono più vicini al centro della Terra, e minimo all'equatore. Il suo valore medio è di 9.8 m/s2. Dunque, per passare dal campo gravitazionale terrestre g, o dall'accelerazione di gravità, alla forza gravitazionale basta moltiplicare per la massa m2.

Fg = m2 · g

La definizione di forza di gravità in fisica moderna

Nel 1915 Albert Einstein presenta la teoria della relatività generale dove definisce la gravità come una proprietà della materia, e non come una forza. Secondo Einstein una concentrazione di massa, o di energia, in un punto è capace di curvare lo spazio-tempo ed influenzare le particelle e le masse circostanti. Un'evidenza sperimentale è la lente gravitazionale: l'immagine di un corpo celeste appare spostata a causa della deflessione della luce quando passa vicino ad una massa densa.

gravità pianeti illustrazione

Gravità e meccanica quantistica

La definizione della gravità secondo la relatività generale ha avuto un enorme successo, ma non è compatibile con la meccanica quantistica. Einstein descrive la gravità come una distorsione continua dello spazio-tempo, mentre la meccanica quantistica parla di scambi discreti di quanti, come una curva a gradini per intenderci. Secondo quest'ultima teoria, si prevede l'esistenza di particelle mediatrici della gravità, i gravitoni, non ancora misurati sperimentalmente.

Nuovi rami della fisica teorica sono nati per meglio comprendere la natura della gravità. La gravità quantistica cerca proprio di conciliare il concetto di gravità espresso dalla relatività ristretta e dalla meccanica quantistica, inglobando effetti microscopici e macroscopici. L'idea di unificare poi le quattro forze fondamentali in un'unica teoria è alla base della teoria del tutto.

Sfondo autopromo
Cosa stai cercando?