¿El movimiento de rotación está condicionado a una fuerza central?

Conocemos el movimiento de rotación como una combinación (una resultante) de dos efectos, la velocidad tangencial y una fuerza centrípeta. ¿El movimiento de rotación se convierte en movimiento lineal en el mismo instante en que esta fuerza centrípeta desaparece y ese movimiento de rotación no puede ser un movimiento natural causado por un solo efecto, y el movimiento lineal es el único movimiento (en bruto) presente en el universo?

Tomemos un ejemplo, una nave espacial que va a la luna (oa cualquier lugar del espacio exterior). Esa nave espacial dejará la atmósfera terrestre y continuará moviéndose en un movimiento en espiral hacia afuera, aumentando en radio, debido al impulso adquirido por la rotación de la tierra.

En algún momento, esa nave espacial debería perder (si no me equivoco) este movimiento de rotación y dispararse en línea recta, tangente al último círculo cuyo radio es la distancia desde el centro de la Tierra. Eso es porque la gravedad (fuerza centrípeta) ya no es una fuerza que actúa. ¿Puede esto ser verdad?

También hay una escena de la película "Gravity" que no terminé de absorber. El astronauta sigue moviéndose cuando se separa de un objeto giratorio y continúa moviéndose de esa manera (escena muy famosa en el tráiler), ¿es correcto?

No se necesita fuerza tangencial. La fuerza centrípeta es suficiente para mantener un objeto en movimiento.
@BrandonEnright Edité mi pregunta para expresar mejor mi caso. Quise decir "velocidad tangencial".

Respuestas (2)

La única fuerza que actúa sobre los cuerpos en movimiento circular es la fuerza centrípeta, igual a

F = metro v 2 r
La fuerza centrípeta actúa en el centro del cuerpo giratorio; no existe tal cosa como una fuerza tangencial. Además, la gravedad actúa en un rango infinito, por lo que la nave espacial siempre tendrá el campo gravitatorio de la Tierra actuando sobre ella. Sin embargo, si la fuerza centrípeta se elimina abruptamente (como cuando una cuerda atada a una pelota de tenis se rompe cuando se le da la vuelta), el cuerpo seguirá la tangente al círculo en el momento en que se eliminó la fuerza.

En cuanto a la escena en Gravity, esto era correcto, porque no hay fricción (resistencia del aire) para desacelerar o detener la rotación.

Por fuerza tangencial me refiero a la velocidad. Editaré eso en la pregunta, sin embargo, la fuerza centrípeta es una fuerza lineal, ¿no es así? ¿Cuál es la fuerza centrípeta en Gravity, una vez que se elimina la tensión del objeto que estaba girando (también cuestiono el movimiento de este objeto) (el astronauta se separa de él) y el astronauta continúa moviéndose en un movimiento de rotación?
En primer lugar, debe definir sus términos correctamente: el momento tangencial no es velocidad. Además todas las fuerzas son lineales. La escena en la que el astronauta se separa del otro es incorrecta y solo se usa para agregar dramatismo a la película. Ambos objetos (astronauta y nave espacial) tienen la misma velocidad, por lo que no hay forma de que pueda haber tensión en la cuerda.
Ok, pero ¿está de acuerdo conmigo en que el movimiento de rotación está condicionado a una fuerza central, y ningún objeto en el espacio puede moverse en un patrón de rotación por su propio impulso sin esta fuerza? o "una fuerza"
Sí, eso es correcto: sin fuerzas externas, el objeto se moverá en línea recta (si tuviera impulso para empezar).

A medida que la nave espacial deja la Tierra, se moverá inmediatamente en línea recta si no actúa ninguna fuerza sobre ella. Su momento lineal puede estar compuesto por un momento lineal heredado de la rotación de la Tierra (que imparte una velocidad a los objetos en su superficie) y posiblemente otras fuentes de momento lineal que lo hicieron abandonar el planeta. Cualquier momento angular que pueda tener (heredado de la Tierra, o no) solo dará como resultado que la nave espacial gire alrededor de su propio centro de masa.

Sin embargo, hay al menos una fuerza que actúa sobre la nave espacial: la gravedad de la Tierra. Su efecto será doblar la trayectoria (asumiendo que no va directamente hacia arriba) en una elipse, una parábola o una hipérbola, dependiendo de la velocidad de la nave espacial.

No hay movimiento en espiral.

Cuando sueltas un cuerpo giratorio, disparas inmediatamente en línea recta, a lo largo de una tangente, porque la fuerza centrípeta desaparece. Eso es correcto. Sin embargo, es una línea recta solo si no actúa ninguna otra fuerza, de lo contrario, la trayectoria puede verse modificada por esta otra fuerza.

Con respecto a la película Gravity, hubo algunos casos en los que me pregunté sobre la corrección de la física. Pero las cosas van demasiado rápido para analizar realmente la situación, y no lo tengo en DVD. Lo que describes no parece muy físico, pero no lo recuerdo: separado del cuerpo giratorio, el astronauta debe ir en línea recta (como dije arriba). Esta línea recta es solo una aproximación local ya que el astronauta estará en una órbita elíptica debido a la gravedad de la Tierra.

En realidad, la gravedad de la Tierra estuvo presente desde el principio, pero podría ignorarse como una primera aproximación al analizar un evento local que tiene lugar en caída libre.

Su declaración acerca de que el movimiento de rotación (o momento angular) es solo un caso especial de movimiento lineal (momento lineal) es realmente incorrecta. Pero eso puede tomar demasiado tiempo para explicarlo, y no estoy seguro de hacerlo adecuadamente.

¿Podrías dar más detalles sobre tu último párrafo? ¿Dónde dije que el momento angular es solo un caso especial de movimiento lineal? Por favor explique.
dijiste que " el movimiento de rotación no puede ser un movimiento natural causado por un solo efecto, y el movimiento lineal es el único movimiento (en bruto) presente en el universo" . Quizás malinterpreté tus palabras... ¿qué quisiste decir?
Gracias. Quise decir que el movimiento de rotación no puede existir sin una fuerza externa, a diferencia del movimiento lineal que sí puede existir. Un objeto en el espacio puede tener una velocidad uniforme sin una fuerza externa que gobierne el movimiento.
@Yoda Hasta donde yo sé, esta última declaración es correcta para el movimiento de rotación (aunque no para el momento angular, por lo que entiendo), pero su declaración inicial fue más fuerte. Pero la velocidad lineal uniforme es lo mismo que ninguna velocidad, ya que solo importa como un movimiento relativo. Sin embargo, la velocidad angular aparentemente existe en un sentido absoluto, y es por eso que un balde de agua "sabe" que está girando sobre sí mismo en lugar de estar quieto con el universo girando a su alrededor. Lo mismo es cierto para cualquier otro tipo de aceleración.
¿Podría explicar más cómo un balde de agua sabe que está girando? Nosotros en la tierra pensamos durante bastante tiempo que el universo giraba a nuestro alrededor, ¿no son lo mismo? Lo siento, pero me está costando entender paradojas similares.
@Yoda si giras un cubo de agua, el agua tiende a acumularse en los lados. En la Tierra (es decir, en un campo de gravedad uniforme), la superficie no permanece plana sino que adopta la forma de un paraboloide. Pero lo que dice es que el balde está girando, en lugar del universo que lo rodea. Consulte, por ejemplo , en.wikipedia.org/wiki/Bucket_argument .
¿El movimiento de rotación está condicionado a una fuerza central?
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