¿Es la gravedad acumulativa, como el sol + otros planetas = la gravedad de nuestro sistema solar?

Si. La tierra nos empuja en una dirección, el sol en otra, y la tierra todavía en una tercera. La dirección en la que terminamos yendo es la suma neta de todas las fuerzas que actúan sobre nosotros.

En física, comúnmente hablamos de cantidades vectoriales. Un vector es un número que también incluye una dirección. Por ejemplo, “98.6 grados” es un número que representa la temperatura, pero no tiene ninguna dirección en particular, por lo que no es un vector. Pero “diez metros a su izquierda” incluye un número y una dirección, por lo que es una cantidad vectorial. A menudo representamos vectores con flechas, donde la longitud de la flecha representa el tamaño del vector, y la flecha apunta en la dirección del vector, así:

El tirón de la gravedad de un cuerpo como la tierra, la luna o el sol es una cantidad vectorial. Te atrae con cierta fuerza, pero también en cierta dirección. La dirección en la que realmente terminas yendo es la suma vectorial de cada uno de estos vectores sumados. Puede hacer una suma vectorial alineando las flechas de la cabeza a la cola, luego dibujando una línea desde la cola del primer vector hasta la cabeza del último. Aquí puede ver una suma de vectores c hecha conectando dos vectores a y b :

Como todo lo que tiene masa tira de todo lo demás que tiene masa, descubrir la fuerza gravitacional neta que actúa sobre ti es mucho más complicado que esto. Sin embargo, debido a que la atracción de la gravedad disminuye rápidamente con la distancia, podemos ignorar el efecto de cualquier cosa que sea muy pequeña o muy lejana. Para la mayoría de los propósitos, solo necesita considerar el efecto de la tierra, el sol y la luna.

Bueno, sí … casi.

La gravedad newtoniana es lineal . Es decir, en la gravedad newtoniana, los campos gravitacionales de varios objetos simplemente se pueden agregar. Entonces, el campo gravitacional newtoniano total del sistema solar es, de hecho, la suma de los campos gravitacionales de sus constituyentes individuales.

La gravedad de Einstein, sin embargo, no es lineal . La razón simple de esto es que la fuente de gravedad en la teoría de Einstein es la energía de masa (y el impulso y las tensiones). Pero el campo gravitacional en sí también tiene energía de masa, por lo que también se convierte en una fuente secundaria de gravedad.

Cuando agrega los campos gravitacionales de, por ejemplo, el Sol y la Tierra en la teoría de Einstein, también necesita agregar una pequeña contribución adicional que resulta de estos dos campos gravitacionales que interactúan entre sí.

Esta contribución es muy pequeña, por cierto. Sin embargo, es detectable. El famoso avance del perihelio del planeta Mercurio, una de las pruebas clásicas de la relatividad general, es una manifestación de esta pequeña contribución.

¿Es la gravedad acumulativa, como el sol + otros planetas = la gravedad de nuestro sistema solar?

Cuando no se necesita la relatividad general, la fuerza gravitacional de un objeto en cualquier punto en un momento determinado es la suma de los vectores de fuerza de gravedad entre el objeto, el sol y todos los planetas y otros objetos del sistema solar. El vector Tierra-Plutón es pequeño en comparación con los vectores Tierra-Sol y Tierra-Luna y puede descuidarse, por ejemplo.

La gravedad es acumulativa a ciertas escalas, pero no en todas las situaciones. No es acumulativo para el universo por la misma razón que se niega en el centro de cada cuerpo masivo en movimiento inercial. El tirón desde una dirección se cancela por un tirón igual desde la dirección opuesta, o en términos de relatividad, las curvaturas espacio-temporales se cancelan entre sí.

La gravedad desde afuera (afuera) también se niega para cada cuerpo que se mueve libremente (es inercial). El cuerpo seguirá una geodésica que bien puede acelerarse, pero para el cuerpo en movimiento libre no hay una sensación interna de aceleración (técnicamente, el arrastre de cuadros puede ocurrir en experimentos cuidadosos en ciertas situaciones).

La acumulación de gravedad más lejana estaría en los límites entre donde el universo no es homogéneo y donde se vuelve homogéneo. Se ha pensado comúnmente que esto es alrededor de 300 millones de años luz.

Si y no.

La gravedad es una fuerza bastante débil y su poder disminuye en algo así como un factor de un cuadrado cuanto más salgas. Lo que esto significa es que un objeto más pequeño, pero aún masivo, puede afectarlo más que un objeto masivo más grande que está más lejos.

Echa un vistazo a la luna. Da la vuelta a la Tierra y la Tierra da la vuelta a la luna. Ambos van alrededor del sol. El sol mantiene a la Tierra en su lugar y no podemos liberarnos, pero la Luna la mantiene apretada. Su fuerza de gravedad en la luna es más fuerte que la del sol a pesar de que el sol es muchas veces más masivo.

Pero no es cero. Todavía tiene un efecto. Júpiter tiene un efecto en la luna. Marte tiene un efecto en la luna. La ISS tiene un efecto en la luna. TÚ tienes un efecto en la luna pero es tan pequeño que apenas vale la pena mencionarlo.

Entonces sí. Si tuviera que juntar toda la materia en el sistema solar, entonces la gravedad de esa masa sería igual a la gravedad total del sistema solar. Extienda cómo es, técnicamente todavía está allí, pero se extiende mucho más.

Espero que tenga sentido.

¡Si!

Dado que cada cuerpo macizo tiene una propiedad atractiva, las fuerzas resultantes marcarán una diferencia real, dependiendo, por supuesto, de cuán grande sea esa influencia y cuánto tiempo estaremos bajo ella.

Por ejemplo, si el Sistema Solar pierde Marte, gradualmente percibiríamos esa influencia, como agrandar nuestra órbita más o menos. Y lo mismo sucedería si se agregara otro planeta cercano, pero con otras consecuencias.

Si le gustaron esas ideas y está dispuesto a ver una simulación real de la misma, descárguela e instálela, o búsquela en YouTube, el Universo Sandbox.

¡Sera divertido! ¡Ya lo hice!

Espero haber ayudado!

El Sol y otros planetas es nuestro sistema solar. Y sí, una fuerza gravitacional sobre un punto es una superposición de todas las fuerzas de todos los objetos.