FORZA DI GRAVITÀ

DOMANDA

Il nostro Sole esercita una determinata forza di attrazione sulla Terra che mantiene un'orbita stabile intorno ad esso. Considerando che Giove è molto più lontano e ha una massa molto superiore alla Terra credo che il Sole - per mantenere Giove in una orbita stabile - debba esercitare una forza altrettanto maggiore.
Perché allora la Terra, che si trova più vicina al Sole di Giove, non è influenzata da questa attrazione maggiore necessaria per Giove e non è "risucchiata"? Stessa considerazione per Plutone che è molto più lontano di Giove e cinque volte più piccolo della Terra: che forza gravitazionale enorme sarà necessaria per tenere Plutone in orbita stabile e perché questa forza maggiore non influenza la Terra?

Vinicio Del Pinto

RISPOSTA

Ogni oggetto nell'universo attrae ogni altro oggetto con una forza che è, per i due corpi, proporzionale alla massa di ciascuno e varia inversamente al quadrato della distanza che li separa.
Questo enunciato può essere matematicamente espresso dall'equazione:
Si tratta della legge di gravitazione universale che Isaac Newton enunciò nei suoi Philosophiae Naturalis Principia Mathematica del 1687.

G è una costante universale (non cambia mai).
E, nel nostro caso:
m1= massa del Sole
m2= massa del pianeta
r= distanza pianeta-Sole

Questo formula afferma un fatto: che la forza di gravità è proporzionale alla massa (pensiamo ad esempio a quanto sia più difficile trattenere al guinzaglio un cane di grossa taglia rispetto a un barboncino).
Quindi due oggetti, uno di "taglia" più pesante e uno "leggero" che girano attorno a un oggetto più grande sulla stessa circonferenza e alla stessa velocità a causa della gravità staranno insieme sulla stessa orbita perché il ruotare richiede una forza che è maggiore per una massa maggiore. Cioè la gravità per una data massa è più forte proprio nell'esatta proporzione, per cui i due oggetti procederanno insieme.

Tuttavia dobbiamo anche ricordare che la legge di gravitazione di Newton non è corretta! Essa fu modificata da Einstein per tenere conto della teoria della relatività. Ad esempio la teoria di Newton non prevede correttamente la precessione del perielio dell'orbita del pianeta Mercurio, dando un risultato in disaccordo con le osservazioni di alcune decine di secondi d'arco al secolo.
Nella teoria di Einstein, la gravità non è una forza come tutte le altre, ma è la proprietà della materia di deformare lo spazio-tempo.



Non dobbiamo pensare che queste teorie siano lontane dalla nostra realtà quotidiana. Quando accendiamo il nostro GPS satellitare per misurare la nostra posizione su una strada, il sistema tiene conto dell'effetto relativistico e corregge la misura. Una misura che si traduce in millionesimi di secondo di differenza ma che ha un effetto notevole sulla misura che il GPS offre: un errore di quel genere si tradurrebbe in un errore di guida sull’ordine di un Km al giorno.

Infine, dobbiamo anche constatare che finora abbiamo definito come si comporta la forza di gravità ma non abbiamo detto nulla sulla "natura" di tale forza. Tutto quello che abbiamo fatto è descrivere come un pianeta ruoti attorno al Sole, ma non abbiamo detto nulla su che cosa lo fa girare. D'altra parte potrebbe anche essere possibile che la legge di Newton, modificata dalla legge di Einstein, possa essere modificata ulteriormente per essere coerente con il principio di indeterminazione. Per ora una unificazione delle forze fondamentali non è stata possibile e le ricerche sono tuttora aperte.

Nonostante queste considerazioni finali, la formula di gravitazione universale di Newton permette di descrivere con accuratezza la grande maggioranza dei fenomeni gravitazionali nel Sistema Solare.

Potete inviarci le vostre domande a: redazione@gravita-zero.org

.