Significado de Gravedad Cero Ingravidez en una Nave Espacial



Significado de Gravedad Cero
Estado de Ingravidez en una Nave Espacial

La manzana Newton fue  hacia la Tierra por acción de la fuerza de la gravedad. Una fuerza análoga actúa sobre todas las cosas, tendiendo á acercarlas entre sí. Cuanto mayor sea la masa de los objetos, mayor es la fuerza gravitacional que ejercen sobre los demás. (La fuerza gravitacional ejercida por dos cuerpos entre sí, es proporcional al producto de sus masas individuales).

La Tierra es un objeto gigantesco, con una masa de alrededor de 5.883.000.000.000.000.000.000 toneladas, ejerciendo por consiguiente una fuerza gravitacional muy grande.

Esta fuerza es lo suficientemente intensa como para imprimir a la manzana, en su caída hacia la Tierra, una aceleración de 9,8 metros por segundo Pero la fuerza con que la Tierra atrae a la manzana depende, a su vez, de la distancia de ésta al centro de gravedad de aquélla. Cuando se encuentra sobre la superficie de la misma o en su proximidad la manzana está a casi 6.500 Km. del centro.

Si se dejase caer la manzana desde una altura doble de la distancia hasta dicho centro de la Tierra (13.000 Km. desde el centro, 6.500 Km. desde la superficie), la aceleración hacia la Tierra sería de 2,45 metros por segundo. De modo que, doblando la distancia al centro de gravedad terrestre, la fuerza de la gravedad se ha reducido a la cuarta parte del valor que tenía sobre la superficie de la Tierra. Expresado matemáticamente, la fuerza de la gravedad varía inversamente con el cuadrado de la distancia que separa las dos masas.

De este modo, cuánto más se aleje la manzana de la Tierra, tanto más disminuirá la fuerza gravitatoria, aunque ésta nunca podrá ser nula, porque, para ello, sería necesario que entre la manzana y la Tierra hubiera una distancia infinita. Sin embargo, en el momento en que la manzana estuviese a unas decenas de miles de kilómetros de la Tierra, el efecto de la gravedad terrestre llegaría a ser despreciable.

Si la manzana fuese colocada en este punto, no volvería a caer sobre la Tierra, porque la fuerza sería tan débil que no podría atraerla. En consecuencia, quedaría flotando en el espacio.

Esta es la condición conocida como g cero (gravedad cero) y es una de las primeras dificultades con que tropiezan los astronautas. Nos sorprende porque, inconscientemente, contamos con que la acción de la gravedad es constante. Así, cuando vertemos el té dentro de una taza, ponemos la tetera en un plano superior, casi perpendicular a la taza, y la gravedad arrastra el líquido hasta el interior de la misma.

Si el astronauta intentase hacer esto en las condiciones de gravedad cero, el té quedaría flotando a su alrededor, en forma de gotas, en el interior de la astronave. El movimiento también sería bastante diferente, puesto que no habría fuerza de gravedad que ligase al astronauta sobre el piso. Así, si él tomara impulso, empujando con los pies, continuaría desplazándose hacia arriba, hasta que tropezaría  contra el techo.

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Significado de Gravedad Cero



Por ejemplo en la cabina de un avión entrando en picada en caía libre, el mismo seguirá una curva hacia la Tierra por efecto de la gravedad terrestre. Estas condiciones sólo pueden mantenerse durante unos 20 segundo.

GRAVEDAD Y ACELERACIÓN (ver Principio de Equivalencia)
Los astronautas experimentarán los efectos de la gravedad cero cuando viajen por el espacio con un movimiento estacionario, lejos de las atracciones gravitatorias del Sol y de algunos otros planetas.

También notarán la falta de gravedad cuando se muevan con velocidad constante. Pero tan pronto como la nave espacial empiece a acelerar se sentirá una fuerza en sentido contrario al de la marcha, que podría, fácilmente, ser tomada como una fuerza gravitatoria.

La gravedad y la aceleración están estrechamente relacionadas. Del mismo modo que la fuerza de la gravedad acelera la manzana, así también la aceleración crea una «fuerza» muy similar a la gravitatoria.

Mientras la nave espacial no se mueve, acelerándose o retrasándose (o, dicho de otro modo, cuando esté detenida o se mueva con velocidad constante), su movimiento no crea una fuerza que produzca el mismo efecto que la fuerza gravitatoria. Esto se expresa en el primer principio del movimiento de Newton:   «Cuando no actúa fuerza alguna sobre un cuerpo, nada cambia en él. Si está en reposo, continúa estándolo. Si se está moviendo con una cierta velocidad, continúa moviéndose con la misma velocidad».

Lo contrario de este principio sigue rigiendo en el espacio, y, siempre que la nave esté quieta o moviéndose con velocidad constante, ninguna fuerza actuará sobre ella.

El segundo principio del movimiento de Newton se refiere al efecto de una fuerza sobre el movimiento de un cuerpo: «Las fuerzas producen siempre aceleraciones, y éstas son proporcionales a las magnitudes de las mismas». De nuevo, lo contrario de este principio sigue siendo válido para la nave espacial que está acelerándose.

Toda aceleración produce una fuerza. Si la nave espacial estuviera sometida a una aceleración de 9,8 metros por segundo2 el astronauta tendría la sensación de estar sobre la Tierra. La «fuerza» debida al movimiento sería indistinguible de la fuerza gravitatoria terrestre, porque ésta tiende a acelerar los objetos precisamente a 9,8 metros por seg.².

Por ejemplo, si la nave espacial fuera acelerada, partiendo del reposo, el astronauta que comenzara a servirse su té podría pensar que las cosas suceden con toda normalidad. Quedaría definida una dirección hacia arriba y una dirección hacia abajo (lo mismo que ocurre sobre la Tierra). El «arriba» coincidiría con la dirección de la proa de la astronave, mientras que «abajo» estaría en la dirección de la cola de la misma.

El piso de la nave debe situarse, por tanto, en el extremo más próximo a la cola, y, si el astronauta se pusiera de pie para servirse su taza de té, éste caería en el interior de la taza con toda normalidad. No obstante, aunque al astronauta pudiera parecerle que las cosas suceden del mismo modo que en la Tierra, un observador imparcial, situado fuera de la astronave, observaría lo contrario.



Supóngase que se hubiese dejado atrás, en el espacio, a un astronauta mientras que la nave se moviese uniformemente, y que aquél pudiera ver lo que sucede cuando la nave se acelerase, alejándose de él. Entonces, tan pronto como se vierte, el té no sigue el movimiento de la astronave; no se; acelera hacía delante, como las restantes cosas fijas (incluyendo la tetera), porque no está unido a nada. De modo que ninguna fuerza actúa sobre él y se queda exactamente donde está cuando la astronave se mueve uniformemente.

De hecho, acelerando la nave espacial hacia adelante se recogería el té en la taza. Aquélla se movería hacia el té, pero un astronauta, en ella, por estar sometido a la misma aceleración, no encontraría diferencia entre el movimiento de la nave hacia el té y el de éste hacia abajo, como ocurriría sobre la Tierra.

Y no es porque exista algún error en la percepción, puesto que no existe, absolutamente, ningún procedimiento para encontrar la diferencia. Pero, ¿cómo se podría conseguir que la manzana no volviese a la Tierra, después de haberla lanzado, sin necesidad de alejarla infinitamente de la misma? Este problema está teóricamente resuelto desde que Newton formuló sus importantes principios.

Si hacemos girar una piedra, atada al extremo de una cuerda cuyo otro extremo sujetamos con la mano, notamos que la piedra hace una fuerza, tirando de nuestra mano en la dirección del radio determinado por la misma. Una fuerza de este tipo es la que tiende a hacer volcar a los automóviles al tomar una curva y, para contrarrestarla, las curvas de las carreteras tienen cierto declive o ángulo, llamado peralte.

En general, podemos decir que es necesario aplicar una fuerza de este tipo, siempre que se intenta desviar del camino rectilíneo a un móvil cualquiera. En algún otro lugar, ya dijimos cómo los cuerpos tienden, siempre, a conservar los estados de reposo o de movimiento rectilíneo con velocidad constante.

Para modificar esta tendencia natural de todos los objetos del universo, es necesario aplicarles una fuerza, tanto para sacarlos del reposo, como para variar su velocidad o separarlos de su trayectoria, puesto que, como decimos, tiende a ser rectilínea.

Pues bien, esta fuerza que es necesario aplicar para que la trayectoria descrita por un cuerpo sea curva, y que esté dirigida, siempre, hacia el centro de curvatura de la misma, se llama fuerza centrípeta. Por otra parte, el tercer principio de Newton, el llamado de la acción y la reacción, nos dice: «Siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre otro, éste también ejerce una fuerza sobre el primero, llamada reacción (igual y de tido contrario), que tiende a opo-r. al efecto de la misma».

Pues bien, contra la fuerza centrípeta (hacia adentro) que tenemos que hacer sobre la piedra para  que ésta  describa  un circulo la piedra ejerce una fuerza sobre la mano que, por estar dirigida en sentido contrario al centro, se llama centrífuga (hacia afuera).

¿Por qué razón un satélite que está rando en su órbita no se precipita contra la Tierra, como lo haría cualquier objeto que se dejara libremente, a cierta distancia de la superficie terrestre? respuesta  es   sumamente  sencilla.

Un objeto cualquiera, en el espacio, a cierta ta distancia de nuestro planeta, sufre la acción de la fuerza gravitatoria. Ahora bien, si este objeto se encuentra movimiento,   describiendo   una   órbita más o menos circular, también actua sobre él la fuerza centrífuga debido este movimiento.



Sólo nos queda disponer las cosas de modo que ambas fuerzas se contrarresten y, así, todo ocurríría como si sobre él no actuase fuerza alguna. Esto es lo que se hace al colocar en órbita un satélite artificial. Se calcula   su   trayectoria   de   modo  que conjunto de las fuerzas ejercidas sobre él sea nulo en todo instante.

Como, en principio, la fuerza centrífu dependerá no sólo del radio de giro si también de su velocidad, los científicos han de establecer un compromiso en las  magnitudes   que  entran   en  jueígo que son:  velocidad y radio de la ti yectoria. La masa del satélite sólo interviene durante el lanzamiento, des que sale de la Tierra, hasta que se coloca en órbita. Si suponemos una órbita circular, la relación que debe existir entre las maginitudes anteriores será:

formula velocidad de satelite en una órbita

Significado de Gravedad Cero

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Fuente Consultada:
Revista TECNIRAMA N°84 Gravedad Cero
Enciclopedia de la Ciencia y la Tecnología

Ver: La Presurización en Aviones

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