34 votos

Causa de la ingravidez

Soy un estudiante de primer año de ingeniería que es nuevo en la física, así que me disculpo si mi pregunta es estúpida. Pero en nuestro curso de estática estamos utilizando el libro "Engineering mechanics: statics" de R.C. Hibbeler y contiene la siguiente imagen:

enter image description here

La astronauta es ingrávida, a efectos prácticos, ya que está alejada del campo gravitatorio de la Tierra.

Ahora bien, esto entra en conflicto con mi comprensión anterior de la ingravidez. Siempre supuse que era porque los astronautas están orbitando la tierra. Pero si es porque están lejos de la tierra, ¿por qué las naves espaciales gastan tanta energía para acelerar a velocidades tan grandes si no es realmente necesario para "mantenerse a flote"?

5voto

Billy Puntos 66

Me temo que su libro está equivocado. A distancias de la Tierra donde ésta sigue siendo tan grande como en esta imagen, el campo gravitatorio sigue siendo muy relevante. Como tú mismo has dicho, el astronauta está en órbita alrededor de la Tierra y, por tanto, en caída libre, lo que provoca la ilusión de ausencia de gravedad.

2voto

refik Puntos 38

Las respuestas anteriores responden muy bien a esta pregunta. Por supuesto, como se explica en todas las respuestas, la afirmación citada en su libro de texto es incorrecta.

El fenómeno de la ingravidez podría explicarse de dos maneras diferentes:

  • El objeto que orbita el planeta está en caída libre (como se describe en otras respuestas).

  • El fuerza centrífuga contrarresta la fuerza de atracción gravitatoria de la Tierra.

Como el primer punto está explicado por las otras respuestas, me gustaría arrojar algo de luz sobre el segundo punto.

La fuerza centrífuga es un tipo de fuerza inercial (también llamada fuerza "ficticia" o "pseudofuerza") que se utiliza en un marco no inercial para aplicar felizmente las leyes del movimiento de Newton como lo hacíamos en un marco inercial. O, en términos más sencillos, puedes considerarla como una fuerza que te empuja en dirección contraria cuando haces un giro brusco con tu coche.

Consideremos la siguiente imagen:

enter image description here

En el marco de referencia de un satélite en órbita, la fuerza centrífuga contrarresta a la fuerza centrípeta, dando como resultado una fuerza nula. Como no hay fuerza neta sobre el objeto, todo en el sistema de referencia del objeto permanece en reposo o en movimiento uniforme. ¿Qué ocurre cuando el objeto deja de orbitar? Entonces simplemente caerá de nuevo a la tierra ya que no habrá fuerza centrífuga.

Para entender por qué el texto citado es incorrecto, consideremos otro ejemplo. Imaginemos una torre muy alta (muy muy alta) desde el ecuador. Dentro de la torre, a una altura de $400 \mathrm{km}$ desde el nivel medio del mar (que es la altitud media de la Estación Espacial Internacional), ¿sentirás la ingravidez?

No. Podrás estar de pie en el suelo, pero la fuerza neta sobre ti no se debe totalmente a la gravedad, sino también a la fuerza centrífuga. Esta vez la fuerza centrífuga es debida a la rotación de la tierra sobre su eje.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X