P: La tierra gira alrededor del sol porque hay un equilibrio entre las fuerzas que lo atraen y las fuerzas que lo empujan. ¿Por qué se equilibran las fuerzas?
A: mal . La suposición básica en su pregunta es incorrecta .
De hecho, hay dos fuerzas iguales y opuestas entre el Sol y la Tierra. Esa es la Tercera Ley del Movimiento de Newton. Pero no son fuerzas equilibradas , porque actúan sobre dos objetos diferentes. Ambas fuerzas son gravitacionales, pero una actúa sobre el Sol (desde la Tierra) y la otra, exactamente igual pero opuesta, actúa sobre la Tierra (desde el Sol), y esa es la única de las dos que puede afectar el movimiento de la Tierra.
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Para evitar confusiones, recuerde este hecho: las únicas fuerzas que afectan el movimiento de cualquier objeto son las fuerzas ejercidas sobre ese objeto. Las fuerzas ejercidas por un objeto pueden afectar el movimiento de los objetos sobre los que se ejercen. Esos son siempre otros objetos.
Ahora, si la suma de las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero (eso es lo que significa equilibrado ) un objeto debe tener una velocidad constante, que, excepto cuando el objeto está en reposo ([matemática] v = 0 [/ matemática]), significa que debe moverse en línea recta. (Esta es la primera ley de Newton). Claramente, eso no describe la trayectoria de un objeto en órbita.
Cualquier objeto en movimiento circular (o elíptico) ejerce una fuerza sobre él: la fuerza centrípeta. La palabra significa “centro de búsqueda”, siempre se dirige hacia el centro del círculo (o un foco de la elipse). Esta fuerza es lo que evita que el objeto se mueva en un camino recto, ya que su inercia favorece, y lo fuerza a un camino curvo.
La fuerza centrífuga (“centro de fuga”), que confunde tanto a los estudiantes que ya no se enseña en los libros de texto modernos, pero por su nombre, se puede decir que se dirige hacia afuera, exactamente en la dirección opuesta a la fuerza centrípeta. Es el gemelo de la tercera ley de la fuerza centrípeta y, por lo tanto, no actúa sobre el objeto en órbita, sino sobre los objetos que ejercen la fuerza centrípeta.
Si hace girar un peso sobre una cuerda en un círculo, la fuerza centrípeta es la fuerza de la cuerda sobre el peso, empujándolo en una dirección siempre cambiante, en una trayectoria circular. La fuerza centrífuga es la fuerza que ejerce el peso sobre la cuerda, que usted, en el otro extremo de la cuerda, siente como una fuerza externa que tira de su mano.
Pero se ejerce en su mano, no en el peso, por lo que no puede afectar el movimiento del peso; Si su mano no se mueve, es porque tiene una fuerza equilibrada ejercida sobre su mano por su muñeca.
Si la cuerda se rompe, el peso se aleja instantáneamente en una tangente (recta), obedeciendo la Primera Ley de Newton.
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Para responder mejor a la nueva pregunta a la que esta respuesta se dirigió inapropiadamente: si la Tierra tuviera una velocidad ligeramente diferente, no saldría de la órbita al espacio ni chocaría con el Sol. Simplemente alcanzaría una órbita ligeramente diferente alrededor del Sol: un poco más cerca, un poco más lejos, un poco más o menos elíptica, pero aún así una órbita estable.