¿Cómo se puede decir que la gravedad es una fuerza muy débil, cuando todos los planetas y estrellas giran debido a la gravedad solamente? Como laico, no puedo entender este punto. ¿Alguien puede explicar?

La respuesta de Vijay Raj debería dejar en claro que la gravedad es muy débil. Trataré de explicar por qué parece fuerte.

Las fuerzas fuertes y débiles solo son efectivas en distancias muy pequeñas (de hecho, submicroscópicas), por lo que no las experimentamos directamente de ninguna manera obvia.

El electromagnetismo, como la gravedad, no tiene límite de distancia, pero viene en variedades positivas y negativas (o norte y sur) que generalmente se cancelan entre sí. El peine solo recoge el papel después de recibir una carga eléctrica neta (como al peinarlo con el cabello seco). El peine más grande del universo no recogería ningún papel hasta que se le aplicara una carga electrostática. Incluso entonces, la carga solo representaría un porcentaje muy pequeño en comparación con la carga completa.

La gravedad, sin embargo, solo es atractiva. Entonces, por ejemplo, cada parte de la luna ejerce una fuerza gravitacional en la tierra y esto se muestra más obviamente en las mareas. Por otro lado, la luna esencialmente no tiene carga eléctrica neta y, por lo tanto, no genera fuerza electrostática. Lo mismo para las fuerzas magnéticas, que son el otro lado de la moneda electromagnética.
Si la luna de repente tuviera solo un 1% de alineación de dominios magnéticos, créeme, no querrás estar cerca de la carnicería.

No pretendo ser un experto, pero entiendo que la “Interacción Fuerte” (fuerza nuclear fuerte) es una fuerza entre quarks que consiste bastante de aproximadamente 10,000 Newtons dentro del rango de efecto limitante. Por simplicidad, imaginemos que tenemos 2 quarks con una atractiva fuerza de 10,000 N entre ellos. Los quarks tienen una masa de aproximadamente 3.56 x 10 ^ -30 kg cada uno.

Descargo de responsabilidad: Obviamente no estoy haciendo física kosher, solo quiero poner las escalas en perspectiva. Dicho esto, avíseme si esto es muy desproporcionado para lo que debe ser.

Ahora, supongamos que tenemos una masa puntual directamente detrás de cada quark a una distancia de 0.8775 femtómetros (radio de carga de un protón). Supongamos también que la gravedad de cada punto de masa * solo * impacta el quark más cercano y que podemos calcular esto usando ecuaciones de gravedad clásicas newtonianas. ¿Qué tan pesados ​​deberían ser estos puntos de masa para separar los quarks dadas estas condiciones? La respuesta está en algún lugar alrededor de 1.6 x 10 ^ 13 kg.

En otras palabras, si divide el monte. Everest por la mitad y redujo cada mitad a una masa puntual y los colocó como describí, tendrías la cantidad justa de fuerza gravitacional para separarlos . Si hizo esa distancia algo así como el radio de un átomo de hidrógeno, la masa aumenta en 10 órdenes de magnitud . Con solo el radio de un átomo de hidrógeno, la masa requerida en cada lado para separarlos ahora se acerca a la masa de la Tierra. Es por eso que se considera una fuerza débil a pesar de que parece dominar en nuestra escala.

Todas estas son respuestas realmente buenas, por lo que realmente no tengo mucho que agregar. Sin embargo, la pregunta es pedir una respuesta dirigida a los laicos.

Yo diría:
La gravedad es una fuerza débil en comparación con las otras fuerzas en la naturaleza (ver otras respuestas sobre todo eso). Sin embargo, la magnitud de la fuerza está directamente relacionada con las masas de los objetos involucrados, por lo que los objetos con mayor masa crean una mayor fuerza gravitacional sobre otros objetos. En términos técnicos, decimos que la fuerza gravitacional y la masa de los objetos involucrados es directamente proporcional.

Ahora, cuando están involucrados objetos increíblemente masivos, como planetas, estrellas, galaxias, etc., la fuerza de la gravedad es proporcionalmente grande. Por lo tanto, lo que sentimos en la tierra como gravedad (en oposición al salto en la débil gravedad de la luna) es lo que un objeto masivo como la tierra puede ejercer sobre un objeto pequeño como un ser humano en la superficie.

Esto puede sonar como nada especial, pero si lo piensas, se necesita un objeto, la masa de la tierra, para ejercer una fuerza sobre ti que puedas contrarrestar simplemente saltando. Como se mencionó en las otras respuestas, liberarse por completo de la fuerza de gravedad de la Tierra y salir al espacio es otra cuestión y requiere una fuerza mucho mayor (¡y algo bueno también o saltaríamos del planeta), pero si la gravedad fuera más fuertes ni siquiera podríamos movernos ni nada.

Usted mismo, como un objeto con masa, ejerce un campo de gravedad sobre otros objetos. Usted ejerce un tirón sobre la tierra de la misma manera que la tierra ejerce un tirón sobre usted. Sin embargo, debido a las masas relativas de los objetos (la tierra y usted), lo que la tierra “siente” es insignificante.

El siguiente punto es que esta fuerza cae con el cuadrado de la distancia entre los dos objetos. Entonces, a grandes distancias, esta fuerza se vuelve cada vez más débil y con bastante rapidez.

Sin embargo, las innumerables interacciones entre todos los objetos que poseen masa en el universo, considerando cómo las diferentes masas ejercen fuerzas entre sí y a diferentes distancias, la suma de todo esto es lo que observamos como la rotación de los planetas, los movimientos de las galaxias, etc., pero también lo que sentimos cada vez que levantamos los pies del suelo para caminar a algún lado.

Espero que esto ayude.

Debes saber la fórmula
El valor de [math] G [/ math] es muy, muy , muy pequeño, del orden [math] 10 ^ {- 11} [/ math].

Por lo tanto, debe multiplicar un número muy grande para obtener una fuerza apreciable.
Para las estrellas y los planetas, el valor que obtienes cuando multiplicas las masas y divides por el cuadrado de la distancia es lo suficientemente grande, de modo que cuando lo multiplicas con [matemáticas] G [/ matemáticas], el valor que obtienes es sustancial. Y ese valor es la fuerza correspondiente.

Por supuesto, la fuerza gravitacional es más débil que otras fuerzas, pero eso no significa que sea inútil. A modo de comparación, la fuerza electrostática dada por la fuerza de Coloumb es

Tenga en cuenta que la constante de Coulomb es lo suficientemente grande (del orden [matemática] 10 ^ {9} [/ matemática]) por lo que no necesita multiplicar esa cantidad tan grande para que la fuerza sea sustancial. Entonces, para una distancia de separación fija, no necesita valores grandes de [math] q [/ math] para obtener una fuerza electrostática sustancial, pero necesita valores muy grandes de [math] m [/ math] para obtener los mismos magnitud de la fuerza gravitacional.

La fuerza gravitacional es débil, pero no tiene nada de malo tener una fuerza débil que rija el movimiento de los planetas. “Débil” no significa “sin importancia”.

Muchas de las fuerzas se rigen por relaciones matemáticas que se conocen como “leyes del cuadrado inverso” (con las cuales podemos calcular esa fuerza particular entre dos objetos)

Estas leyes tienen la forma
F = k * q1 * q2 / r ^ 2

Dónde,
q1 – es la cantidad que describe el primer objeto
q2: es la cantidad que describe el segundo objeto (esta será “masa” para la fuerza de gravitación, “carga eléctrica” ​​para la fuerza eléctrica y “fuerza del polo” para la fuerza magnética)
r – es la distancia entre los dos objetos (esta ‘r’ aparece en el denominador en cuadrado, ¡por eso el nombre de la ley ‘cuadrado inverso’!)

La constante ‘k’ decide la fuerza de la fuerza entre los objetos.

Para la fuerza gravitacional, esta constante se llama la constante gravitacional universal (G), para la fuerza eléctrica (fuerza de Coulomb) esta es la constante de Coulomb (¡usé el término ‘e’ aquí!) Y para la fuerza magnética se da como [mu /4.pi] (donde ‘mu’ se conoce como permeabilidad (del espacio libre), pi es la relación entre la circunferencia del círculo y su diámetro, aproximadamente = 3.141)

Ahora compare los valores de estas constantes (¡aunque no es posible compararlas directamente, ya que tienen diferentes ‘unidades’, es decir, tienen diferente significado / implicación física! Simplemente compare los números …)

G = 6.673 x 10 ^ -11 (Unidades)
e = 8.9 x 10 ^ 9 (Unidades)
m = 10 ^ -7 (aprox.)

¡Ahora puedes entender por qué la gravedad es más débil!

Lo confuso es que puedes superar la gravedad con solo un brazo lanzando algo al aire. Estás contrarrestando directamente toda la masa de la Tierra con un solo brazo. Pero vomitar algo y mantener algo son cosas diferentes, de ahí la necesidad de usar un enorme cohete que requirió 10,000 años de progreso humano para escapar permanentemente de la gravedad de la Tierra.

Si estuvieras flotando en el espacio profundo, la atracción gravitacional causada por tu masa corporal no sería casi nada. Pero junte la masa total de un planeta o una estrella y obviamente podrá ver un efecto real. Menciona planetas y estrellas en su pregunta: se mueven y se mantienen unidos debido a la gravedad. La gravedad es tan poderosa en esas escalas. No estoy seguro si esto aclara. Es un fenómeno confuso para estar seguro. Cualquiera que te diga que ellos o cualquier ser humano entienden la gravedad están exagerando o mintiendo. Podemos predecir cómo nos afectará la gravedad, pero eso no significa que realmente lo comprendamos.

Primero para abordar el comentario “¿cómo puedes decir que una fuerza es fundamentalmente fuerte que la otra?” No comparamos las fuerzas en sí mismas, sino cómo se comportan en situaciones similares. Por ejemplo, comparamos la fuerza gravitacional entre 2 partículas a cierta distancia con alguna otra fuerza entre las mismas partículas a la misma distancia.

Ahora veamos por qué la gravedad es más débil que otras fuerzas. Comparemos la gravedad y la fuerza electromagnética (específicamente electrostática). Ambas fuerzas en su forma más simple se expresan mediante estas ecuaciones:

[matemáticas] F_ {e} = \ frac {1} {4 \ pi \ epsilon_ {0}} \ frac {q_ {1} q_ {2}} {r ^ {2}} [/ matemáticas]
y
[matemáticas] F_ {g} = G \ frac {m_ {1} m_ {2}} {r ^ {2}} [/ matemáticas]
Donde q y m son carga y masa respectivamente. Sabemos que la materia ordinaria está compuesta de protones, neutrones y electrones. Por lo tanto, tiene sentido comparar las fuerzas entre estas partículas. Puede buscar los valores de las constantes y las cargas y masas de estas partículas. Un cálculo simple para la fuerza entre dos protones separados por una distancia de 1m da [matemática] F_ {e} \ aprox. F_ {g} \ veces 10 ^ {36} [/ matemática]
Para los electrones, la masa es más pequeña pero la carga permanece igual, por lo que la gravedad es aún más débil.
Vamos a la fuerza fuerte ahora. No se puede expresar en una ecuación simple. Y tiene sentido hablar de eso solo a una distancia de algunas fm (tamaño del núcleo). A esa distancia, la repulsión electrostática entre protones se vuelve increíblemente grande; ¡y una fuerza fuerte logra superarlo y hace posible que existamos! (A distancias de unos pocos metros, las fuerzas fuertes y débiles son insignificantes en comparación con la gravedad y el electromagnetismo).

Así es como sabemos que la gravedad es más débil que otras fuerzas. La razón por la que la gravedad aún domina los cuerpos celestes es que todos estos cuerpos son más o menos eléctricamente neutros, es decir, tienen carga eléctrica cero. Pero dado que la ‘carga gravitacional’ – masa – viene en una sola variedad, positiva, todos los cuerpos tienen una enorme carga gravitacional. Por eso domina a grandes distancias.

De las cuatro fuerzas básicas (gravedad, electromagnética, nuclear débil y fuerte), solo la gravedad y el em actúan a distancias macro. Los portadores de la fuerza em son electrones y positrones, que se cancelan entre sí (incluidos los momentos dipolares magnéticos) para que no se acumulen a grandes distancias. La gravedad tiene solo un portador de fuerza y, por lo tanto, la gravedad, aunque es intrínsecamente 10.000 veces más débil que la siguiente fuerza más fuerte, se acumula sin límite. No existe una fuerza opuesta que actúe en su contra a distancias macro.

Las fuerzas nucleares débiles y fuertes pueden estar asociadas con “cuerdas” cuánticas como modos de vibración en diez espacios, y actúan sobre las distancias que esas cuerdas pueden “estirar”, que son 10 ^ -18 y 10 ^ 33 metros, respectivamente. . Eres demasiado grande para sentirlos directamente.

En cuanto a por qué la gravedad es tan débil, esa es una cuestión de gran interés en la comunidad física. Me gusta la explicación de que la gravedad “se escapa” de otra “membrana” y, por lo tanto, está atenuada en nuestra membrana. (ver “Pasos deformados” de Lisa Randall).

La gravedad es una fuerza débil, pero puede actuar a distancias muy grandes. Lo contrario es cierto sobre las fuerzas atómicas (fuertes y débiles).

Imagine que salta de un avión que vuela a 30,000 pies. La gravedad que actúa entre usted y la Tierra junta sus dos cuerpos a través de 30,000 pies. Las fuerzas atómicas de la tierra en el suelo no afectan su cuerpo a esa distancia. De hecho, su cuerpo no se ve afectado por el suelo durante los primeros 29,999.99 pies de su caída. Es esa última parte donde su cuerpo toca el suelo, que el suelo puede detener fácilmente el movimiento establecido por la gravedad. En ese caso, las fuerzas atómicas ganan y tu cuerpo se aplasta.

La explicación más fácil: ¿Has recogido algo hoy? Si es así, eres más fuerte que la gravedad. Y si un brazo humano miserable es lo suficientemente fuerte como para vencer la gravedad producida por la masa de toda la tierra, entonces la gravedad es débil.

Básicamente, se necesita MUCHA masa para producir una pizca de gravedad. La razón por la que “contiene” estrellas y planetas es porque esas cosas son TAN GRANDES. Compare esto con las fuerzas atómicas que son tan pequeñas, pero que son lo suficientemente poderosas como para mantenerse unidas. Entonces, lado a lado, la gravedad es la fuerza más débil.

Piensa así …

1. Sostenga un imán sobre un pasador de seguridad … se levantará contra la gravedad.
2. Sostenga un peine sobre los pedazos de papel … se levantará contra la gravedad.
3. Sostenga cualquier objeto sólido sobre el suelo … lo hace caer átomo por átomo o pieza por pieza al suelo.

• Por lo tanto, la fuerza magnética comprobada es más fuerte que la gravedad. Por 1.
• Por lo tanto, la fuerza eléctrica comprobada es más fuerte que la gravedad. Por 2.
• Por lo tanto, las fuerzas fuertes y débiles demostradas son más fuertes que la gravedad. Por 3.
• Así, la gravedad es la más débil de todas las fuerzas.

Se trata de la escala, la gravedad opera en escalas más grandes, otras fuerzas operan en escala más pequeña.

Hay algunas cosas buenas en las otras respuestas, pero creo que muchos de los detalles no son realmente necesarios.
Destacaría estos hechos básicos, que explican el problema:
La gravedad y el electromagnetismo son las fuerzas de largo alcance.
Las fuerzas electromagnéticas son mucho más fuertes que la gravedad.
Sin embargo, las estrellas y los planetas son (más o menos) eléctricamente neutros.
Las cargas positivas y negativas se equilibran entre sí.
Los campos magnéticos no son lo suficientemente grandes como para ser significativos.
Eso significa que la gravedad, a pesar de su relativa debilidad, es dominante a largas distancias.

(La respuesta de Scott Soloway es la única otra respuesta hasta ahora que hace que estos puntos sean fáciles de leer.
Rick McGreer hace los mismos puntos, pero hay que leer bien para terminar
de su respuesta detallada para llegar allí).

Aquí hay un enlace. Contiene demasiados detalles también, pero solo desplácese hacia abajo a la parte sobre la razón del dominio de la gravedad sobre la fuerza electromagnética.
Ese es el párrafo que comienza con “¡Este es un número colosal!”
http://farside.ph.utexas.edu/tea …

La gravedad es tan débil que requiere la fuerza gravitacional de toda la tierra para mantenerte en la superficie de la tierra, pero puedes saltar en cualquier momento dando una fuerza que es ligeramente mayor que la gravedad de toda la tierra, ¡y superarla!

La gravedad es débil, muy débil en lo que se refiere a las fuerzas. Pero siempre es de un signo y se agrega a medida que aumenta la materia, a diferencia de la fuerza electromagnética (la única otra fuerza con la que tratamos en la vida normal).

A nivel atómico, miles y miles de millones de electrones y protones forman materia (ignorando los neutrones y otros, alrededor de 6.023 * 10 ^ 23 protones y electrones forman un gramo juntos. O, en otras palabras, hay alrededor de seiscientos billones de billones de pares de electrones y protones en cada gramo de materia). Los electrones tienen polaridad negativa y los protones tienen polaridad positiva. Por lo general, equilibran la fuerza eléctrica de cada uno exactamente y hay poca electricidad haciendo cualquier trabajo.

La fuerza eléctrica que experimentamos a niveles normales de vida se debe a un ligero desequilibrio con estos miles de millones de electrones y protones. Pero este ligero desequilibrio es tan fuerte que con frecuencia se vuelve más poderoso que la fuerza gravitacional de toda la tierra combinada actuando en una dirección.
.

La gravedad es una fuerza débil, en comparación con otras fuerzas fundamentales en el universo, a saber, la fuerza electrostática (fuerza entre las cargas), las fuerzas nucleares fuertes y débiles. Si compara dos fuerzas, digamos, la fuerza de gravitación y la fuerza electrostática, entre dos electrones, se sorprenderá de que la fuerza de la gravitación sea una fuerza bastante pequeña en comparación con otras fuerzas. Se trata de billones de billones de billones de veces más pequeños que la fuerza electrostática.

En sí misma, la fuerza de gravitación no es grande ni pequeña, pero para el sol y su planeta, es lo suficientemente grande como para proporcionar al planeta la fuerza centrípeta necesaria para moverse en la órbita. Pero, la atracción gravitacional entre dos humanos que se encuentran a un metro de distancia es bastante pequeña y, por lo tanto, imperceptible. Si bien el mismo tirón gravitacional entre usted y la tierra es lo suficientemente grande como para mantenerlo en el suelo, porque la masa de la tierra es masiva.

Es solo en comparación con otras fuerzas fundamentales de la naturaleza que decimos que la atracción gravitacional es la más débil, pero no en sentido absoluto.

La gravedad es la más débil de todas las fuerzas fundamentales. Los objetos estelares están influenciados por la fuerza gravitacional de los demás debido a sus enormes masas. Si un objeto tan grande como la Tierra experimenta las fuerzas electromagnéticas o nucleares, será exponencialmente poderoso de lo que ejerce la gravedad.

Déjame expandir la respuesta de Vijay:
Cuando el imán levanta el pasador, demuestra que la fuerza que ejerce sobre el pasador es más fuerte que la fuerza que ejerce TODA la tierra y todas las cosas y todos los demás cuerpos celestes sobre el mismo pasador.
¡Piénsalo! todos los océanos, montañas, seres vivos y no ejercen una fuerza de gravedad sobre el pasador, sin embargo, esa pequeña pieza de metal magnético ejerce más que todos los demás combinados

Fuente: http://scienceblogs.com/startswi …

La gravedad es la fuerza unipolar: todas las masas se atraen entre sí, y ninguna masa cancela las fuerzas de atracción de los demás. Contrasta esto con, digamos, las fuerzas electromagnéticas, donde lo similar repele lo similar y los opuestos se atraen … solo hasta el punto de que coinciden en magnitud pero son de signo opuesto.

Eso es en pocas palabras. Júpiter no cancela Venus o el Sol o lo que sea.

La gravedad se conoce como débil en comparación con las otras fuerzas fundamentales: fuerza electromagnética, fuerza débil y fuerza fuerte. La gravedad es 10 a 40 veces más débil que las otras fuerzas; eso es 1 seguido ser 40 ceros; Este es un misterio fundamental en la física. Se ha especulado que Gravity tal vez se filtre en dimensiones más allá de las 3 dimensiones espaciales conocidas. Si es así, esto se notaría como una desviación de la variación de la ley cuadrática de la gravedad con la distancia. Stanford está probando actualmente para determinar si la gravedad se desvía de la ley cuadrática a distancias de separación extremadamente pequeñas: medición de la gravedad a distancias pequeñas
Hasta el momento no se ha detectado ninguna desviación.