martes, 16 de febrero de 2010

¿Por qué flotan los astronautas?


Seguro que mucha gente respondería a esta pregunta diciendo: "Pues porque no hay gravedad". A lo cual les respondería que es falso. En el espacio existe la misma gravedad, o casi, que en la Tierra. En esta entrada voy a intentar explicar un poco la ingravidez, gravedad cero y microgravedad. Como muchos sabréis, la gravedad en la superficie de la Tierra es de 9,81 m/s2. Éste, es un valor medio, ya que la gravedad disminuye con el cuadrado de la distancia al centro de la Tierra, por lo que la gravedad no es la misma en el ecuador que en los polos. Llegados a este punto uno podría aventurarse y concluir: "¡Ya está! Como el espacio esta muy lejos, allí la gravedad vale casi cero". Bien, el espacio está lejos, pero no tanto. Es más, no sólo la gravedad terrestre llega hasta el espacio, sino hasta la Luna y más allá!

Desde hace años. los únicos viajes realizados por los astronautas han sido a la Estación Espacial Internacional, que como mucho llega a estar a una altura de 425 km sobre la Tierra. Bien, pues si calculamos la gravedad que existe a esa altura resulta de 8,68 m/s2. ¡¡No ha variado casi nada!! Entonces... ¿por qué flotan?


La respuesta es porque siempre están cayendo. Seguro que alguna vez os habéis tirado por una de esas atracciones que te dejan caer desde muy alto, y por unos segundos flotas en el aire. Algo parecido es lo que ocurre con los astronautas. La figura de arriba es de los famosos "Principia" de Newton de 1687. Imaginemos que estamos en lo alto de una montaña y tiramos una piedra. Ésta llega por ejemplo hasta el punto D. Si la tiramos más y más fuerte llegará hasta el E, F y G. Pero habrá un momento en el que la tiraremos tan tan fuerte (rápido) que la piedra dará una vuelta a la Tierra e incluso se quedará dando vueltas indefinidamente. Eso es lo que pasa con los astronautas, están en unas condiciones de velocidad y altura que están continuamente cayendo hacia el "borde de la Tierra".

No es que no sufran la gravedad, sino que están cayendo continuamente. De hecho, si así fuera, se escaparían y alejarían de la Tierra. Por ese motivo se suele hablar de microgravedad y no de gravedad cero. Espero haberos aclarado un poco qué es lo que en realidad ocurre allá arriba.

31 comentarios:

  1. Me encanta tu blog, Chus! desde siempre me ha gustado mucho vuestro mundillo, y desde siempre también me ha parecido algo muy difícil de comprender y más aún de estudiar (aún recuerdo mis sudores y lágrimas en la física de 2º de bachillerato, con el Tipler como libro de cabecera!)
    Un besito, y a seguir aprovechando así de bien el tiempo libre! :)

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  2. Sinceramente, MUY sinceramente, entonces, es como si fuéramos una partícula en la inmensidad del espacio? Los átomos están vacíos, por eso digo que puede ser que TODO sea fractal y una cosa se replique a la otra hasta llegar a escalas... inconcebibles.

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    1. De hecho los átomos no están vacíos, el espacio entre el núcleo y los electrones esta lleno de energía que mantiene a los pares de quarks y antiquarks juntos, de hecho esta energía le da casi todo su peso al átomo y no el bolsón de higgs dada la teoría de e=mc2. Saludos

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  3. Pregunta de alguien de letras.
    Si lo he entendido bien no caen a la tierra porque van dando vueltas alrededor de ésta a toda pastilla.
    Tengo entendido que algunos satélites siempre están fijos sobre el mismo punto del mapa. ¿Cómo es esto posible?

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    1. De hecho no pueden estarlo, de esta manera caerían a la tierra debido a la gravedad que esta les ejerce, los satélites se mueven a muchísimos km/h

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  4. Sería más correcto añadir una explicación científica, como la que se enseña en el instituto :P
    La fuerza de la gravedad se compensa con la fuerza centrípeta provocada por el giro de la ISS en torno a La Tierra, resultando en una fuerza total nula.
    Un saludo.

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  5. Muy interesante y didactico. Pero me surge una duda, imagina un viaje interestelar, donde la nave se pierde mas alla del sistema solar, no esta sometida al influjo de ningun planeta cercano, los astronautas se encuentran en medio del vacio, sin nada que tire de ellos y, por ende, no "caen" hacia ningun planeta. Flotarian en este caso? se puede hablar de gravedad 0 en este supuesto?

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    1. En cualquier lugar del espacio, no importa que tan lejos, estás sometido a la atraccion de todos los planetas del universo. Aqui mismo en la tierra, estamos sometidos a todas las fuerzas del universo, solo que la tierra es la más cercana y por tanto más influyente

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  6. "una explicación científica, como la que se enseña en el instituto :P
    La fuerza de la gravedad se compensa con la fuerza centrípeta provocada por"

    Pues sí aprendiste tú en el instituto...

    pietrus, por mucho que te alejes de todo, no sólo se puede hablar de gravedad cero a efectos prácticos, pues esta va con 1/r^2, y eso no se anula nunca. De anularse sería porque se compensan las producidas por distintos cuerpos... ahí la cuestión es si el movimiento es acelerado, que es lo que suele justificar a veces en la ciencia ficción el que los astronautas no anden por ahí flotando. (...)

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  7. "Tengo entendido que algunos satélites siempre están fijos sobre el mismo punto del mapa. ¿Cómo es esto posible?"

    Ese tipo de satélites se situan intencionalmente a una altura donde el período orbital del satélite coincide con el de rotación de la Tierra (35.786,04 Km.) De tal modo que, al moverse junto al punto terrestre que tienen "debajo", pareciera ser que están fijos en un punto de su órobita.

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  8. Astronautas va sin acento

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  9. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  10. Me ha encantado. Me sindico ya!

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  11. Como dijo Jack, vamos por partes...

    En efecto, el espacio está vacío, muy vacío. Para que te hagas una idea, exceptuando los astronautas del programa Apollo, si la Tierra fuese una pelota de futbol 11, los astronautas sólo llegan hasta los 7 mm de su superficie!! Desde la ISS (Estación Espacial Internacional) no se ve la Tierra en su totalidad, estás muy pegado! Te dejo unos videos:
    http://www.youtube.com/watch?v=7NYRVsKAkFM
    http://www.youtube.com/watch?v=77N7KHkddT0

    Respecto a los satélites que están "fijos". son aquellos que están en órbita Geostacionaria (36000km). No es que estén quietos, sino que su periodo de rotación coincide con el del giro de la Tierra. De esta manera su sombra cae siempre en el mismo punto. Se usan para telecomunicaciones y os hablaré de ellos más adelante.

    Más cosas. No quería meterme en cosas de fuerzas, equilibrios... Te adjunto una explicación que han dado en meneame (en el que por cierto hemos sido portada):"Si hubiera una fuerza centrífuga (y no la hay) y anulara la fuerza gravitatoria, entonces la fuerza resultante sería cero, y según la primera ley de Newton, el planeta seguiría una trayectoria RECTA a velocidad constante. Para conseguir un movimiento circular tienes que tener una fuerza neta dirigida hacia el centro, y por tanto, el objeto está constantemente acelerando hacia este centro (o cayendo, si te gusta más); si no existe tal fuerza, lo que tienes es un movimiento en línea recta con velocidad constante.De todas formas, muchas gracias por tu comentario y correción. Como curiosidad decirte que en la practica es más complicado y no tan idílico. La ISS (y todos los satélites) hacen correciones orbitales. Las de la ISS eran semanales y cada una de ellas costaba 6M de pesetas! Ahora se investigan nuevos métodos más baratos para las correcciones.

    En cuanto al viaje interestelar, decirte como ha comentado Andrei, que siempre vás a sufrir la atracción de algún cuerpo, aunque sea muy pequeña. Las estrellas se atraen entre sí, las galaxias se atraen entre sí y así hasta el infinito (mira el 2º vídeo). Creo que fue Einstein quien dijo que los planetas se mueven como bolas de billar encima de una mesa, siempre unas atraidas por otras...

    Tengo pendiente una entrada explicando la velocidad de la luz, porqué no se "supera" y si es posible llegar tan lejos...

    Gracias por vuestros comentarios!!

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    1. Un agujero negro es muy denso y arrastra a los cuerpos celestes cercanos a una velocidad que revasa incluso la de la luz, ni la luz puede escapar de el agujero y es absorbida hacia el centro de el

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  12. Está bien la explicación, pero realmente no dices nada demasiado concreto.. podrías explicar el motivo por el que se flota cayendo? Creo que ESA es propiamente dicha la explicación a la pregunta de tu entrada.

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  13. Portada en Meneame en la tercera entrada.
    Vas por buén camino. Enhorabuena.

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  14. Pues a mi en el instituto me enseñaron que la fuerza centrípeta era de atracción hacia el centro y que la de repulsión era la centrífuga. Sino las centrifugadoras se tendrían que llamar centripetadoras.

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  15. Me parece que la explicación está bastante bien, pero como preguntan por ahí, te falta aclarar que flotan porque tanto la estación como los astronautas se mueven a la misma velocidad. Esto hace que la velocidad relativa ente ambos sea nula, ya estén agarrados, en medio de la estación, de pie, tumbados, etc... es decir, que "floten" respecto a ella.
    Y la fuerza centrípeta del instituto... es la gravedad. Viendo el problema en un sistema inercial, es decir, fijo, y con centro en el centro de la Tierra, la única fuerza que actúa es la gravedad y está dirigida hacia el centro de la misma. Ahí tienes la fuerza centrípeta.
    La fuerza centrífuga sólo aparecería al estudiar el problema en ejes móviles, por ejemplo, con centro en la ISS, y no es una fuerza real, simplemente sale al aplicar toda la matemática en ejes móviles.

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  16. Vaya caraja que habeis liado.
    No soy físico, pero creo que entiendo los fundamentos de la relatividad general.

    El que esta cayendo, no sufre gravedad. Eso se suele ilustrar como la imposibilidad, si estas en una caja, de diferenciar un estado de caída o de aislamiento en ausencia de gravedad. El tío, está a gravedad cero, desde su sistema de referencia.
    Nosotros lo vemos sujeto a gravedad con una velocidad tangencial, y como consecuencia lo vemos caer. Si no cayese se alejaría tangencialmente de la Tierra.

    Los amigos de las fuerzas inventadas, hablarían de fuerza centrífuga, en una descripción local. ( La relatividad general, también dice que la gravedad es una fuerza inventada, igual que la centrífuga, que creemos ver al observar al cuerpo desplazarse en su geodésica espaciotemporal.)

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  17. Veo que el tema ha dado bastante que debatir. Gracias a todos los que me echáis una mano y respondéis a las cuestiones planteadas en los comentarios. También felicitaros, porque...hemos sido portada de meneame!! ¡¡en menos de 2 horas!!

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  18. Buena entrada, felicitaciones.

    Con tantas putualizaciones me extraña que nadie recordase que la aceleración de la gravedad no aumenta según nos acercamos al centro de la tierra: es máxima en la superficie y cero justo en su centro.

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  19. Por si sabeis ingles... un video muy ilustrativo y que podria explicarlo todo

    http://www.youtube.com/watch?v=sI8ldDyr3G0

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  20. ooooh, hoy he aprendido algo más.
    Me gustó la sencillez con la que lo expones.

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  21. Realmente un artículo muy interesante

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  22. Muy bueno el video y muy ilustrativo!

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  23. Os dejo un nuevo vídeo hecho por el Museo de Historia Natural de América. Debido a la posición geográfica en la que se encuentra
    el telescopio del Apache Point Observatory, que es el que se ha utilizado, existen zonas
    "oscuras", es decir, áreas del universo que el telescopio, físicamente, no
    puede observar. Por eso, en el vídeo, la distribución de las galaxias
    observadas tiene la forma de dos conos unidos por la punta (el punto de unión es la Tierra), y el resto aparece en negro.
    Fijaos también en lo "cerca" que están las primeras emisiones de radio emitidas. Sólo hemos podido comunicarnos hasta esa distancia!!

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  24. La gravedad es la fuerza que mueve al Universo.
    La gravedad es aceleración, todo lo que la gravedad mueve lo mueve aceleradamente.
    La gravedad es ENERGÍA, viaja como la energía en forma de ondas gravitacionales.
    La gravedad es la energía madre del cosmos, es energía que se da pero no se consume, es inagotable.
    LA GRAVEDAD CREA ENERGÍA prueba de ello es la energía mareomotríz. El principio de Conservación de la energía es inválido.
    La gravedad también expande al Universo aceleradamente. Los movimientos orbitales son permanentemente acelerados por la gravedad y la masa de los cuerpos celestes se incrementa continuamente con la radiación cósmica, lo que hace que la atracción gravitacional aumente, que aumente su velocidad, haciendo que las órbitas sean cada vez de mayor radio. Para aumentar el diámetro de una órbita hay que acelerar el cuerpo que orbita. La gravedad es la mal llamada energía oscura que expande aceleradamente al Universo.
    Solicita gratuitamente toda la teoría completa a: martinjaramilloperez@gmail.com

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  25. La gravedad es la fuerza que mueve al Universo.
    La gravedad es aceleración, todo lo que la gravedad mueve lo mueve aceleradamente.
    La gravedad es ENERGÍA, viaja como la energía en forma de ondas gravitacionales.
    La gravedad es la energía madre del cosmos, es energía que se da pero no se consume, es inagotable.
    LA GRAVEDAD CREA ENERGÍA prueba de ello es la energía mareomotríz. El principio de Conservación de la energía es inválido.
    La gravedad también expande al Universo aceleradamente. Los movimientos orbitales son permanentemente acelerados por la gravedad y la masa de los cuerpos celestes se incrementa continuamente con la radiación cósmica, lo que hace que la atracción gravitacional aumente, que aumente su velocidad, haciendo que las órbitas sean cada vez de mayor radio. Para aumentar el diámetro de una órbita hay que acelerar el cuerpo que orbita. La gravedad es la mal llamada energía oscura que expande aceleradamente al Universo.
    Solicita gratuitamente toda la teoría completa a: martinjaramilloperez@gmail.com

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  26. Yo flipo con los que despues de leer tu artículo preguntan; "vale, ¿y por qué se flota". Sería interesante darle una vuelta de tuerca más y es: que la ISS y la luna caen hacia la tierra regidas por un baile gravitatorio en el que la Tierra ¡también se mueve¡... esquivando el impacto y cayendo hacia una estrella que, a su vez se ve influenciada por la el efecto gravitatorio de todos los planetas (especialmente Jupiter) y gira alrededor de la galaxia en una inimaginable coreografia gravitatoria con el resto de estrellas... eso sí: una galaxia también en movimiento en un entramado espacio-tiempo en expansión. Así que si nos viésemos en la ISS desde un telescopio situado en la galaxia de Andromeda (obviando las esperas de millones de años en recibir nuestra imagen presente) en realidad nuestros movimientos serían mucho más complejos que una simple órbita alrededor de la Tierra.

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  27. ¿Eso significa que si alguien estuviera en una nave a años luz de distancia de la tierra o de cualquier otro cuerpo gravitatorio y se apaga el simulador de gravedad ahí si estaría con gravedad cero y no habría inercia de movimiento que le hiciera flotar lejos del suelo de la nave? A no ser que se propulse con los pies, la persona quedaría en reposo porque no habría ninguna fuerza ejercida sobre ella ¿o no? Si fuera así (cosa que no se porque no soy físico ni mucho menos) muchas películas de ciencia ficción en el espacio estarían equivocadas.

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