¿Es flotar en el espacio similar a caer bajo la gravedad?

En el caso de que no haya aire y tu ojo esté cerrado,

entonces, ¿caer del cielo por gravedad tiene la misma sensación que flotar en el espacio? ¿Puede nuestro cuerpo sentir que estamos acelerando sin que el aire nos golpee?

Si no, ¿en qué se diferencian?

También la caída libre y la gravedad cero son lo mismo porque cuando caemos libremente estamos acelerando en g hacia la tierra, entonces, ¿por qué se llamaría "cero g"?

Tenga en cuenta que incluso en órbita, no está flotando en el espacio sino cayendo bajo la gravedad de la Tierra. Entonces, pocas personas, si es que alguna, han experimentado realmente flotar en el espacio. Los hombres que fueron a la Luna habrían tenido un breve período en el que la gravedad de la Tierra y la Luna se equilibraron pero, incluso entonces, todavía estaban sujetos a la gravedad del Sol. Nadie ha escapado a eso.
En resumen, no, la caída libre y la gravedad cero no son lo mismo. La ingravidez que se siente durante la caída libre también se llama g cero, que no creo que sea un término técnicamente correcto.
Logro otorgado: Relatividad General Descubierta.
De hecho, son lo mismo incluso si tienes los ojos abiertos.
@Ali Son lo mismo. El hecho de que sean lo mismo sustenta la totalidad de la Relatividad General. Si puede probar que son diferentes, entonces usted, mi amigo, puede recoger su Premio Nobel.
@Aron consulte este artículo de Wikipedia: en.m.wikipedia.org/wiki/Weightlessness . Simplemente dice lo que estoy diciendo y no soy físico. Si tiene la amabilidad de ampliar su punto, eliminaré mi comentario, ya que puede desviar a algunos.
@Ali, zero-G, desde la definición más pedante y específica de la jerga, es donde no hay absolutamente ninguna fuerza gravitatoria actuando sobre ti. Zero-G no existe en nuestro universo. Cuando la mayoría de la gente (incluidos todos aquí) habla de gravedad cero, estamos hablando de gravedad nula, donde dentro de su marco de inercia actual no hay otras fuerzas que actúen sobre usted.
...Es decir, cuando la gente dice que no tienes peso, queremos decir que no hay un planeta que te empuje a 9,8 m/s, o la fuerza de un cohete que te empuja hacia atrás en tu silla, o alas y una atmósfera. permitiéndole moverse por la cabina de un avión. Los astronautas en LEO caen hacia la Tierra a aproximadamente 9,2 m/s, pero también lo hace su nave espacial, por lo que desde la perspectiva de la Tierra, están cayendo constantemente (y van tan rápido hacia los lados que no alcanzan el planeta), pero desde la perspectiva de su nave espacial, son ingrávidos y pueden volar como un superhéroe.
@Ali El hombre que "descubrió" que son lo mismo y construyó una teoría al respecto fue Albert Einstein. Al combinar "aceleración inercial = aceleración gravitacional" con "la velocidad de la luz es constante en todos los marcos inerciales", ideó una teoría de la gravedad que ahora llamamos "Relatividad General".
@Ali, también podría agregar que GR predice, ondas gravitacionales, lentes gravitacionales, dilatación del tiempo gravitacional (cuya comprensión es esencial para el GPS), etc.
@Ghedipunk, ¿es realmente necesario que todas las fuerzas gravitatorias sean cero para sentir la ingravidez? Me refiero a que una persona que está en un ascensor que baja se siente ingrávida, una persona que salta de un avión se siente ingrávida cuando está en el aire. En todos estos casos actúa sobre ellos una aceleración de 9,8 m/s^2.
@badjohn Estoy seguro de que hay un punto en el espacio y el tiempo en el que la gravedad del Sol, la Luna y la Tierra se cancelan. Para hacerlo más fácil, digamos que durante un eclipse solar sería un punto en la línea recta entre la Tierra y la Luna.
@zundi Sí, probablemente hay algunos puntos específicos en el espacio/tiempo donde no hay atracción gravitatoria neta pero, en general, si se encuentra dentro del Sistema Solar, estos no son típicos. Solo quería advertir sobre la suposición común pero incorrecta de que los astronautas flotan alrededor de la estación espacial porque están más allá de la gravedad de la Tierra.
@Ali, mi punto es que ser sumamente pedante sobre las diversas definiciones de ingravidez no tiene sentido, porque siempre estás bajo la influencia gravitatoria de algo . Siempre que no esté bajo ninguna aceleración (incluida la aceleración de 9,8 m/s/s lejos de la superficie del planeta que está sintiendo en este momento sentado frente a su computadora), no hay diferencia entre caída libre, ingravidez o una completa falta de influencia gravitacional en absoluto.
@Ghedipunk bien. Ahora entiendo lo que estás tratando de decir.

Respuestas (5)

Sí, sienten lo mismo, y esta observación es fundamental para nuestra forma de pensar sobre la gravedad. Einstein dijo que no solo sienten lo mismo, sino que son lo mismo: el movimiento solo bajo la gravedad es lo mismo que el movimiento sin ninguna fuerza. El nombre de esta suposición es el principio de equivalencia , y subyace a la Relatividad General: como sabemos que las cosas que no experimentan ninguna fuerza se mueven en línea recta a través del espacio-tiempo, también sabemos que las cosas que se mueven únicamente bajo la gravedad se mueven en línea recta a través del espacio-tiempo, y esto funciona porque lo que hace la gravedad es curvar el espacio-tiempo, de modo que las 'líneas rectas', que ahora se llaman geodésicas, tienen propiedades que las líneas rectas en un espacio-tiempo plano no tienen, como cruzarse más de una vez.

Para ser un poco más preciso sobre esto: no hay (en GR) una distinción local entre el movimiento solo bajo la gravedad y el movimiento sin ninguna fuerza: debido a que la gravedad distorsiona (curva) el espacio-tiempo, hay experimentos que puede hacer que no son locales que lo harán decirle si se está moviendo bajo la gravedad o sin fuerza. Geométricamente, estos experimentos consisten en establecer si las líneas rectas tienen las propiedades que esperarías en un espaciotiempo plano o si tienen las propiedades que esperarías en un espaciotiempo curvo; físicamente, los experimentos consisten en detectar 'fuerzas de marea', que son fuerzas que hacen que dos objetos separados (el estar separados es lo que hace que el experimento no sea local), inicialmente en reposo uno respecto del otro, quieran alejarse o acercarse el uno al otro. tiempo.

No sé si es correcto decir que no hay distinción local. No hay una distinción puntual, pero hay una distinción local. Una partícula puntual no puede diferenciar entre flotar en el espacio y caer bajo la gravedad, pero un ser humano sí. Pregúntale a un humano cerca de un agujero negro si caer hacia un agujero negro se siente diferente a flotar en el espacio. Tendrá una respuesta definitiva, que consistirá principalmente en gritar. Las fuerzas de marea son invariantes locales del espacio-tiempo.
Otra forma de decirlo: como el astronauta está gritando de dolor por haber sido espaguetizado por el agujero negro, no podrás convencerlo de que deje de gritar cambiando tu sistema de coordenadas. El dolor es invariante frente al difeomorfismo.
@CharlesHudgins: hay un sentido bien definido en el que todas las variedades se ven como R norte en escalas suficientemente pequeñas: eso es lo que significa 'local'. Esas escalas pueden ser bastante pequeñas si la curvatura es grande, pero nunca son un solo punto.
Me equivoqué. Debería haber dicho "isometría invariante". No es el caso que todas las variedades pseudo-riemannianas sean localmente isométricas a R norte , pero, como dijiste, es (por definición) el caso de que todas las variedades pseudo-riemannianas son localmente difeomorfas a R norte . Es el hecho de que la variedad de espacio-tiempo no sea localmente isométrica al espacio plano cerca de un agujero negro lo que hace que el astronauta grite de dolor.
@CharlesHudgins Creo que siempre puedes elegir coordenadas en un punto para que la métrica sea d i a gramo ( 1 , … , − 1 , … ) & sus primeras derivadas desaparecen pero las segundas no: eso es lo que quise decir con 'localmente como': solo los objetos extendidos sienten las fuerzas de marea.
Correcto. Ese era el punto que estaba tratando de hacer. La corrección de segundo orden de la métrica es − 1 3 del tensor de curvatura de Riemann. Solo estaba tratando de enfatizar la distinción entre el comportamiento puntual y el comportamiento local. Siempre puede elegir coordenadas en las que la métrica sea plana en un punto de su elección, pero no puede eliminar las desviaciones de segundo orden y más altas de la planitud. Estas desviaciones se experimentan, por ejemplo, como fuerzas de marea en cuerpos extendidos.
@CharlesHudgins y esa es más o menos la definición de 'local': hay una escala finita en la que las cosas se ven planas en una aproximación arbitrariamente buena, pero esa escala depende de qué tan grande sea la curvatura. En su comentario original, está eligiendo una escala para 'local' y no puede hacer eso. Concretamente, es fácil imaginar una situación en la que las ballenas serían destrozadas pero los ratones apenas notarían la curvatura y las bacterias tendrían problemas para detectarla (aún más concretamente, las lunas se interrumpen por mareas en situaciones en las que los humanos realmente no notarían la curvatura en absoluto). ).
Tal vez estoy dividiendo pelos, pero mi experiencia en matemáticas exige que distinga entre propiedades puntuales y propiedades locales. Cualquier cuerpo extenso de cualquier escala sentiría fuerzas de marea. Solo un punto, un objeto de dimensión 0, no experimentará fuerzas de marea. Una esfera es puntualmente plana; esto es solo la afirmación de que el espacio tangente en un punto en una variedad es isomorfo a R norte . Sin embargo , una esfera no es localmente plana. Si lo fuera, sería posible aplanar una esfera.
@CharlesHudgins: Creo que estamos discutiendo sobre propósitos cruzados. Por pequeña que desee que sea la desviación de la planitud, siempre hay una escala en la que es más pequeña que eso. Eso significa que siempre hay una escala en la que no se puede medir la curvatura, por muy bien que se pueda medir. Esa escala es 'local'. Eso no significa que la curvatura sea cero más de lo que significa que todas las funciones analíticas son lineales: simplemente se aproximan arbitrariamente mediante funciones lineales en una escala adecuadamente pequeña. (También creo que esto se está haciendo largo para un hilo de comentarios: no me importa, pero a algunas personas sí...)

En esencia, sí. Estar en una estación espacial en órbita básicamente ES caer debido a la gravedad, es solo que el astronauta y la estación espacial siguen extrañando la Tierra debido a que se mueven constantemente hacia los lados para que nunca golpeen / caigan en la Tierra. Pero básicamente ESTÁN cayendo.

Nuestros cuerpos no pueden notar la diferencia, porque todas las partes de su cuerpo están acelerando y moviéndose al mismo ritmo, no tienen ninguna tensión entre sí, por lo que es como si no hubiera fuerza, ninguna que usted, la persona, pueda. sentir de todos modos.

Hay algunas diferencias menores, fuerzas de marea, pero estos efectos son menores a menos que estés orbitando cerca de un agujero negro, etc. Fuerzas de marea: gravedad ligeramente más fuerte cerca de la fuente de gravedad, por lo que tus pies, por ejemplo, son atraídos a la vista con más fuerza, pero estos los efectos son menores por lo general. Los astronautas de la ISS ciertamente no lo sienten.

El término "cero-g" solo significa que no sientes ninguna gravedad, no es que no haya ninguna. Por supuesto, si estuvieras en el vacío, muy, muy lejos de cualquier fuente de gravedad, aún estarías en "g cero" porque no sentirías nada... porque no hay ninguno.

"g" aquí se refiere a algo llamado "aceleración gravitacional en la Tierra" por cierto, que es gramo = 9.81 metro / s 2 . Los pilotos de combate pasan por 5g y más porque aceleran mucho... la gravitación en sí misma es irrelevante aquí, se trata de la aceleración percibida en sí misma. Énfasis en fieltro. Los astronautas también aceleran, como he dicho, pero ellos, las personas, no lo sienten, porque no están aplastados contra nada, como los pilotos de combate están aplastados contra sus motores a reacción.

Y tenga en cuenta que los pilotos de combate solo sienten Gs cuando realizan maniobras o cambian de velocidad. El SR-71, a pesar de que puede ir más rápido que la velocidad del sonido, en realidad no siente muchos G cuando navega. Si patean los quemadores posteriores para evadir el fuego enemigo, entonces sí, mucho hasta que sus cuerpos terminen de acelerar.
He aquí la referencia al primer párrafo: “(…) hay un arte en volar (…): cómo tirarse al suelo y fallar”. ― Douglas Adams, "La vida, el universo y todo"
Necesito mencionar que si estuviera cayendo en el agujero trasero, en algún momento las fuerzas de las mareas lo dividirán en pequeños pedazos. Entonces, en campos gravitatorios muy fuertes, hay una diferencia real entre caer bajo la gravedad y flotar.
@guest aparte de los efectos de las mareas, ¿hay caídas libres "naturales"? Lo que quiero decir con eso es que la naturaleza muestra caída libre en algún aspecto.
@AgniusVasiliauskas Con un agujero negro lo suficientemente grande, las fuerzas de marea en el horizonte de eventos son lo suficientemente pequeñas para que una persona sobreviva.
@gansub bueno, las órbitas son una cosa tanto para los objetos naturales como para los hechos por el hombre...
Tendrías que estar infinitamente lejos de cualquier masa-energía para que realmente haya gravedad cero. Como tú mismo tienes masa, eso es imposible.
O desde una perspectiva diferente, debe estar a una distancia proporcional de cada masa para que las fuerzas gravitatorias sumen cero. A menos que sea una persona con una forma muy inusual, esto también es imposible.
@Acccumulation Pero ... cayendo más allá del horizonte uniforme en la singularidad: el cuerpo se romperá en pedazos en algún momento. Así que seguir cayendo bajo el campo de gravedad no es lo mismo que flotar en el espacio.

Esta respuesta amplía principalmente las anteriores, ya que creo que se puede decir un poco más sobre las fuerzas de las mareas.

Flotar en el espacio y caer bajo una gravedad uniforme son indistinguibles si no tienes puntos de referencia externos para observar. Sin embargo, si está cayendo con los pies por delante (por ejemplo) hacia la Tierra o cualquier otro planeta, entonces la gravedad no es uniforme por un par de razones.

En primer lugar, tus pies están un poco más cerca del centro de la Tierra que tu cabeza, por lo que tus pies experimentan una gravedad un poco más fuerte que tu cabeza. Esto se experimenta como una fuerza (muy pequeña) que intenta estirarte de la cabeza a los pies.

En segundo lugar, debido a que la atracción es efectivamente hacia un solo punto en el centro de la Tierra, la dirección de la gravedad es ligeramente diferente para su hombro izquierdo y su hombro derecho. Esto conduce a una fuerza neta muy pequeña que lo comprime de cada lado de su cuerpo y de adelante hacia atrás por la misma razón.

En la práctica, con algo tan pequeño como un humano y una gravedad comparativamente tan débil, no podrás detectar las diferencias, pero estas son las mismas fuerzas que generan las mareas cuando llegas a la escala de la Tierra y la Luna. Yendo más allá, a Stephen Hawking se le ocurrió la palabra espaguetificación en "Una breve historia del tiempo" para describir el efecto de un objeto que se acerca demasiado a un agujero negro y experimenta estas fuerzas. El nombre lo dice todo, de verdad.

La respuesta más votada no se perdió esto. Menciona específicamente las fuerzas de las mareas, y que esencialmente pueden omitirse cuando orbitan objetos como la Tierra, porque los efectos no son lo suficientemente fuertes como para notarlo.
@JMac De hecho. Enséñame a no leer todas las demás respuestas lo suficientemente bien primero. Sin embargo, dejaré la respuesta, ya que se expande en la información más votada. Sin embargo, editaré la primera oración, así que disculpas si tu comentario no tiene sentido para los lectores posteriores.

Sí, ambos son iguales (con al menos una excepción que se indica a continuación), porque su estado (de movimiento o reposo) solo está influenciado por la "curvatura del espacio". No hay ninguna otra fuerza externa en el trabajo. Debido a que se mueven/flotan libremente bajo la influencia de la "curvatura del espacio", no sienten esa curvatura. Ese estado se conoce como ingravidez. Ambos se sienten ingrávidos.

Sin embargo, hay una excepción: cerca del agujero negro, la espaguetificación se vuelve perceptible/observable/dolorosa.

Por lo tanto, alguien que cae libremente cerca de un agujero negro tendrá una sensación diferente en comparación con alguien que flota libremente en el espacio lejano o que cae libremente alrededor de un planeta ordinario.

Mire la respuesta de Scott Seidman sobre los aspectos biológicos.
@LeloucheLamperouge No creo que su respuesta de aspecto biológico sea buena. El estudio que cita no analizaba la caída libre. Parece estar relacionando la percepción con la frecuencia de la fuerza; pero por alguna razón está asumiendo que la caída libre tiene cierta frecuencia mientras que la flotación no. Ninguno tiene una frecuencia que yo sepa, y no ha aclarado qué frecuencia espera de la caída libre.
@JMac: estoy de acuerdo, incluso si está relacionado (que no verifiqué), esa respuesta sería una forma muy indirecta de llegar al efecto de espaguetificación que creo que no tiene nada que ver con las frecuencias. La gravedad aún no se ha cuantificado con éxito.
@kpv Ni siquiera creo que se estén refiriendo al efecto de espaguetificación. Incluso eso no tendría componentes de frecuencia AFAIK. Habría diferentes fuerzas actuando en diferentes partes, provocando fuerzas internas que podrías sentir; pero ninguno de ellos sería cíclico y, por lo tanto, la frecuencia sigue siendo irrelevante.
@LeloucheLamperouge: ¿Sigues pensando que la respuesta a la que te refieres y el efecto de espaguetización que mencioné están relacionados?
@JMac: Gracias, yo también creo que la frecuencia no está relacionada con el efecto de espaguetificación.

Si bien la física es equivalente, las dos sensaciones bien podrían percibirse como diferentes. El sistema que detecta aceleraciones tiende a interpretar las frecuencias más altas como un movimiento de traslación y las frecuencias más bajas como una reorientación con respecto a la gravedad normal. (Ver Seidman, S., Telford, L. & Paige, G. Exp Brain Res (1998) 119: 307. https://doi.org/10.1007/s002210050346 ), por ejemplo). La gente rara vez se cae para siempre . Sin embargo, a veces nos caemos durante mucho tiempo. Me imagino que la experiencia sensorial del espacio podría acercarse a la de un salto en paracaídas, por ejemplo, que tendría componentes de muy baja frecuencia.

Además, nuestros sistemas sensoriales saben que vivimos en un entorno de 1 g. Hay una serie de ilusiones famosas que ocurren cuando esto se viola (Cohen, Malcolm M. "Elevator illusion: Influences of otolith organ activity and neck propioception." Perception & Psychophysics 14.3 (1973): 401-406, por ejemplo)

No me queda claro cómo se relaciona el artículo vinculado con la situación que se describe. La redacción del artículo es un poco difícil de seguir para mí, pero el artículo trata sobre " aceleración lineal dinámica ", mientras que caer bajo la gravedad parece estar más cerca de la " aceleración lineal estática ". Sin embargo, el artículo tiene un enfoque demasiado biomédico para que entienda exactamente lo que están concluyendo.
En un salto en paracaídas, te acercas rápidamente a la velocidad terminal, momento en el cual tus órganos internos sienten el 1 g normal dentro de tu pecho, como si estuvieras acostado sobre una mesa. No estás en caída libre debido a la resistencia del aire. (Hice paracaidismo una vez, y sí, solo tienes esa sensación de caída justo al principio durante unos segundos).
@JMac La pregunta es si flotar en el espacio tiene la misma sensación que caer del cielo. La respuesta física es "las aceleraciones son las mismas", y la respuesta psicofísica es "no" para la mayoría de las circunstancias que involucran caídas reales. No puedes responder eso sin hacer referencia a la fisiología y la psicofísica. Probablemente haga que la pregunta esté fuera de tema aquí y sea más adecuada para la pila de exploración espacial.
@ScottSeidman Ni siquiera me queda claro si el artículo tiene algo que ver con las caídas libres.
@JMac, tiene que ver con la frecuencia. La extrapolación, por mi parte, es que la caída libre es DC. No es un tramo.
@ScottSeidman ¿Qué quieres decir con DC? ¿Sin frecuencia?
@JMacjm 0,0 Hz.
@ScottSeidman mencioné específicamente "en una situación sin atmósfera". lo que estás diciendo, supongo que es en una caída de la vida real con resistencia al aire. entonces definitivamente podríamos sentir la diferencia. pero si no hubiera atmósfera, ¿sería cierto lo que dijiste sobre el aspecto médico? esta es la pregunta.
@LeloucheLamperougele, sí, seguiría siendo cierto, ¡hasta que la persona se desmaye por falta de oxígeno!
@ScottSeidman ¿Qué diferencia de frecuencia espera entre la caída libre sin que el aire nos golpee y flotar en el espacio? Tampoco debe tener ningún componente de frecuencia.
@ScottSeidman Entonces, definitivamente podemos sentir la diferencia y todas las demás respuestas son incorrectas porque ignoraron los aspectos biológicos. Marcaré su respuesta como la respuesta correcta si pudiera escribir detalladamente sobre esta frecuencia que mencionó.
@LeloucheLamperougele sí. Estoy en una conferencia hasta el final de la semana, pero actualizaré durante el fin de semana.
"La gente rara vez cae para siempre. Sin embargo, a veces caemos durante mucho tiempo" - Las personas en órbita siempre caen libremente durante mucho tiempo.
@kpv. Obviamente. Eso es lo que el OP llama "flotar en el espacio", y pregunta si se siente lo mismo que caer.
@ScottSeidman Creo que está interpretando la pregunta de manera diferente a los demás, incluido OP. OP no está llamando a la caída libre/órbita "flotando en el espacio". Cuando dicen flotar en el espacio, la pregunta implica en gran medida que están hablando de que ninguna aceleración actúa sobre ellos, es decir, lejos de la influencia gravitacional que flota en el espacio interestelar. Quieren comparar eso con la sensación de caída libre, donde experimentas una aceleración constante debido a la gravedad, pero no a otras fuerzas. Parece estar insinuando que uno de esos escenarios tiene un componente de frecuencia, pero no está claro cómo.
La órbita es una caída libre continua.
¿Es flotar en el espacio similar a caer bajo la gravedad?
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