La fuerza gravitacional, como cualquier fuerza, es un vector.
El campo gravitacional es en realidad un campo tensorial. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones comunes, la teoría de la relatividad solo contribuye con una pequeña corrección y puede ignorarse con seguridad. Lo que significa que la mayoría de los componentes de este campo tensor son tan pequeños que contribuyen muy poco al movimiento de una partícula de prueba. El único término que sigue siendo relevante, entonces, es un componente de ese campo tensor, que se comportará (aproximadamente) como un campo escalar.
El gradiente de ese campo escalar es, de hecho, la aceleración gravitacional. Multiplicado por la masa de una partícula de prueba, produce la fuerza (vector) sobre esa partícula.
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En términos de las ecuaciones más relevantes que utilizan el lenguaje de cálculo vectorial, el campo gravitacional (no relativista) [matemática] \ phi [/ matemática] es la solución a la ecuación de Poisson para la gravedad, [matemática] \ nabla ^ 2 \ phi = 4 \ pi G \ rho [/ math], donde [math] \ rho [/ math] es la densidad de masa y [math] G [/ math] es la constante de Newton. Cuando [math] \ rho [/ math] es un punto de masa [math] M [/ math], la solución se convierte en [math] \ phi = -GM / r [/ math], donde [math] r [/ matemática] es la distancia radial desde esa masa. La aceleración gravitacional de una partícula de prueba es [math] {\ mathbf a} = – {\ boldsymbol \ nabla} \ phi = -GM \ mathbf {r} / r ^ 3 [/ math] donde [math] \ mathbf {r } [/ math] es el vector que apunta desde la fuente a la partícula de prueba (es decir, [math] r = | {\ mathbf r} | [/ math]). La fuerza sobre una partícula de masa [math] m [/ math] viene dada por la segunda ley de Newton: [math] {\ mathbf F} = m {\ mathbf a} [/ math].