Sabemos que los astronautas en la ISS se sienten "ingrávidos" porque están en una caída libre perpetua. La gravedad de la tierra es la única fuerza que actúa sobre ellos, y los está acelerando hacia el centro de la tierra al mismo ritmo que la ISS.
Sin embargo, ahora imagina una tripulación en una nave espacial muy lejos de cualquier planeta, estrella u objeto masivo. Tanto es así que no hay ninguna fuerza gravitatoria actuando sobre ellos. La nave espacial también viaja a una velocidad constante, por lo que la tripulación tiene aceleración cero.
En las dos situaciones, los astronautas se sienten "ingrávidos" y están "flotando" de la misma manera. Sin embargo, las dos situaciones son muy diferentes en términos de fuerzas y aceleración. ¿Cómo podemos explicar eso?
La sensación de peso es simplemente la sensación de que "algo" te empuja. Por ejemplo, párese en un ascensor acelerando hacia arriba y se sentirá más pesado. Párate en un ascensor acelerando hacia abajo y te sentirás más ligero.
En ambos escenarios que describe, es el caso de que no hay nada que lo empuje para causar su aceleración. En la ISS, está en reposo en relación con la ISS, por lo que nada lo empuja. Si te estuvieras moviendo a una velocidad constante sin fuerzas actuando sobre ti, se aplica lo mismo.
Tenga en cuenta que esto está relacionado con el principio de equivalencia , sobre el cual podría estar interesado en leer.
En las dos situaciones, los astronautas se sienten "ingrávidos" y están "flotando" de la misma manera. Sin embargo, las dos situaciones son muy diferentes en términos de fuerzas y aceleración. ¿Cómo podemos explicar eso?
¡Bienvenido a SE y excelente primera pregunta!
Su pregunta está muy en la línea de lo que llevó a Einstein al principio de equivalencia, excepto que no había astronautas ni estaciones espaciales en su época, por lo que su hazaña de imaginación fue aún más impresionante. Lo que él y usted se dieron cuenta es que, a pequeña escala como dentro de la ISS, la fuerza de la gravedad es indistinguible de una fuerza de inercia (también llamada fuerza ficticia o pseudofuerza) que surge del uso de un marco de referencia no inercial.
Eso implica que un marco inercial es uno que está en caída libre. No hay ningún experimento que los astronautas puedan realizar completamente a bordo (es decir, sin obtener información del exterior) que distinga las dos situaciones. Tomar esta idea en serio conduce a la relatividad general.
Básicamente, las fuerzas gravitatorias y las fuerzas de inercia comparten las siguientes propiedades:
En particular, la tercera propiedad explica la incapacidad de los astronautas para distinguir las dos situaciones. Las sensaciones físicas que normalmente se asocian con la gravedad, en un análisis más detallado, en realidad se deben a alguna otra fuerza. Como la fuerza de contacto del suelo o una silla.
Puedes decir que la fuerza neta sobre los astronautas es cero para ambos casos. Mientras orbitan alrededor de la Tierra, la fuerza centrífuga coincide con la fuerza gravitacional para hacer que la fuerza neta sea cero, y en el espacio vacío no hay fuerzas.
Generalmente se dice que la centrífuga es una fuerza 'virtual', pero es muy real en casos como estos. Cuando consideramos un sistema de este tipo en la mecánica clásica, generalmente no consideramos que los observadores estén dentro de los objetos que están en movimiento orbital. Para tal observador, la fuerza centrífuga es real. Para un observador que mira desde afuera, la fuerza centrípeta es real, uno de ellos atrae el objeto hacia adentro, el otro empuja a los observadores hacia afuera. Dado que la 'ingravidez' les sucede a los observadores dentro del objeto en órbita, la fuerza centrífuga es una forma válida de explicar esto.
En las dos situaciones, los astronautas se sienten "ingrávidos" y están "flotando" de la misma manera. Sin embargo, las dos situaciones son muy diferentes en términos de fuerzas y aceleración. ¿Cómo podemos explicar eso?
No estoy de acuerdo; Creo que las dos situaciones son casi idénticas en términos de fuerzas.
En el caso de la ISS, prácticamente no se ejercen más fuerzas sobre la estación espacial que la gravedad, y esto produce la sensación de ingravidez. En el caso de una nave espacial en el espacio profundo lejos de todo, una vez más, prácticamente no se ejercen más fuerzas sobre la nave que la gravedad, y esto produce la sensación de ingravidez. Entonces, en ambos casos, la tripulación se siente ingrávida exactamente por la misma razón.
La única diferencia entre las dos situaciones es que la ISS es fuertemente atraída por la gravedad, mientras que la nave espacial en el espacio profundo no es atraída por la gravedad en absoluto. Sin embargo, esto no tiene ningún efecto sobre lo que experimentan los astronautas. Irónicamente, la fuerza de la gravedad no nos hace sentir como si tuviéramos peso; ese sentimiento es causado por todas las otras fuerzas además de la gravedad.
pglpm
seth robertson
naranja_caramelizada
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