Tuve una conversación reciente con mi novia, que es estudiante de posgrado en física. Tuvo la amabilidad de escucharme despotricar sobre una idea relacionada con la velocidad de escape. Desafortunadamente, todavía estoy pensando en esta pregunta, pero no quiero molestarla con eso.
Mi idea es que en realidad no deberíamos necesitar alcanzar los 11 km/seg para dejar la gravedad terrestre. En lugar de esto, ¿podemos simplemente aplicar suficiente fuerza para vencer la gravedad de la tierra sin alcanzar esa velocidad? Cómo haríamos esto no es parte de mi pregunta.
La altitud orbital es millas De viaje mph directamente debería llevarlo allí en horas, dado que tienes suficiente fuerza para empujar. Sé algunas de las matemáticas más simples como , pero eso no me ayudó a entender.
Busqué algunos artículos sobre ascensores espaciales y no pude encontrar mi respuesta.
Entonces pensé en un ascensor normal y en el hecho de que tiene suficiente fuerza para alejarlo de la tierra con éxito. Aunque el ascensor se moviera a nanómetros por segundo, todavía se alejaría de la Tierra, superando la diminuta atracción de la gravedad a esa altitud.
Si te lo perdiste, mi pregunta fue: ¿podemos simplemente aplicar suficiente fuerza para vencer la gravedad de la Tierra sin alcanzar esa velocidad?
Editar: en otro ejemplo, digamos que podríamos conducir un automóvil desde aquí hasta la órbita terrestre baja. Siempre que tuviéramos suficiente torque, deberíamos poder vencer la gravedad, como una camioneta que tira de un montón de madera. ¿Es eso correcto?
La velocidad de escape es qué tan rápido debe moverse un objeto para escapar de la gravedad de otro objeto sin necesidad de ninguna fuerza/aceleración adicional. Los ejemplos que ha propuesto son formas perfectamente válidas para que los objetos escapen de la gravedad terrestre sin alcanzar la velocidad de escape, pero solo funcionan porque algún tipo de fuerza empuja/tira continuamente del objeto hacia arriba. En resumen, sí, si tuviéramos suficiente torque y un motor que tuviera suficiente combustible para funcionar el tiempo suficiente para alcanzar la altitud deseada, entonces nunca sería necesario alcanzar la velocidad de escape.
Creo que lo que estás tratando de decir específicamente es si un objeto que se mueve a una velocidad constante podría escapar de la gravedad de la tierra. La respuesta es sí, siempre y cuando tengas una fuerza para contrarrestar la gravedad y permitir que el objeto continúe moviéndose hacia arriba.
Te has perdido un punto poco apreciado sobre las velocidades orbitales.
Un satélite tiene que viajar alrededor de la Tierra lo suficientemente rápido para evitar que retroceda. La velocidad depende de la altitud. Si tomamos como ejemplo un satélite GPS, la altitud es de unos 20.000 km desde el suelo y la velocidad orbital es de unos 14.000 km/hora. Pero asumiendo que lanzas desde el ecuador, tu velocidad debido a la rotación de la Tierra es de 1700 km/h. Por lo tanto, su cohete debe acelerar el satélite un poco más de 12 000 km/hora.
Si solo está tratando de escapar de la Tierra, entonces sí, puede hacerlo tan lentamente como quiera, porque solo tiene que hacer una cantidad de trabajo igual al potencial gravitatorio en la superficie y puede hacerlo tan lentamente como quiera. . Sin embargo, si está tratando de entrar en órbita, no es suficiente simplemente ascender (lentamente) a la altitud orbital. También debe aumentar su velocidad orbital lo suficiente como para permanecer en órbita.
Sí podemos, y de hecho esto es exactamente lo que hacen los cohetes. Aumentan la velocidad y la altitud lentamente, llevándolos a la órbita o más allá sin alcanzar necesariamente la velocidad de escape de la superficie de 11 km/s.
La tecnología requerida para hacer esto es mucho más fácil que la que se requeriría para hacer un salto repentino para escapar de la velocidad y luego subir por la inercia. (La resistencia del aire lo hace una vez más mucho más difícil).
Tiene razón en su suposición de que es posible, de lo contrario, ¿cómo subiríamos las escaleras?
La cifra habitual que se da para la velocidad de escape se refiere únicamente a la intensidad del campo gravitacional a la distancia media de la superficie del centro de masa del planeta, en el ecuador, y desprecia por completo la fricción atmosférica, y no tiene relación práctica con nuestra vida cotidiana. Se tiene en cuenta con respecto a los misiles intercontinentales, pero pueden viajar bastante en la delgada atmósfera donde los cálculos parabólicos e hiperbólicos basados en la velocidad de escape se vuelven más relevantes. Tengo la sensación de que los programas de televisión de las décadas de 1950, 1960 y 1970 tienen mucho que responder con respecto a los conceptos erróneos sobre esto, y también con respecto a la curiosidad pública sobre estos asuntos.
Puede que me censuren por decir esto, pero tal vez sea posible construir una escalera al cielo. (Órbita geoestacionaria) Pero recuerda llevar tu propio sobre atmosférico.
No hay una velocidad mínima necesaria para vencer la gravedad. Todo lo que necesita es alguna fuente de apoyo para oponerse a la fuerza gravitatoria en su carga útil/vehículo espacial.
Pero ten en cuenta:
Si levantara un objeto desde la superficie de la Tierra a, digamos, 60 millas por hora, y siguiera alejándolo de la Tierra hasta que llegara a algún punto donde la atracción de la gravedad de la Tierra se volviera insignificante y permitiera que su objeto para detenerse en ese punto, encontraría: el trabajo que realiza para levantar ese objeto sería esencialmente igual a la energía cinética que tendría el objeto si viajara a la velocidad de escape de la Tierra. El hecho de que el objeto nunca haya alcanzado una velocidad significativa no disminuye la cantidad de trabajo que debe realizarse sobre él para elevarlo a una determinada altitud. Podría acelerar ese mismo objeto a la velocidad de escape de la Tierra mientras está en (o muy cerca) de la superficie de la Tierra y (ignorando la resistencia del aire y los efectos de otros objetos) ascenderá, disminuyendo gradualmente la velocidad debido a la gravedad de la Tierra,
También:
Si pudieras levantar una carga útil directamente desde la superficie de la Tierra hacia el espacio, ¿entonces qué? La única forma de evitar que retroceda es colocarlo en una órbita, lo que significa acelerarlo a una velocidad significativa. Y si es una órbita baja, será una fracción significativa de la velocidad de escape de la Tierra de todos modos.
La razón por la que los cohetes espaciales van rápido es en parte para lograr una velocidad orbital y en parte para la eficiencia. Sin mucho contra lo que empujar en el aire o el espacio, solo puede obtener empuje del empuje del motor, que consume propulsor todo el tiempo mientras está funcionando. Cuanto más vigorosamente empuja (mayor velocidad de escape), más eficientemente puede trabajar en el vehículo. Si su cohete produce solo tanto empuje como pesa su vehículo, quema combustible y no llega a ninguna parte. Si su cohete produce el doble de empuje que pesa su vehículo, la mitad del empuje equilibra la gravedad y la otra mitad lo acelera a 1G. Si su cohete produce 3 veces más empuje que el peso de su vehículo, solo 1/3 de su empuje equilibra la gravedad y los otros 2/3 lo aceleran a 2G.
Lame caliente
Óscar Bravo