Si tuviéramos un planetario en el espacio, donde las estrellas y los planetas fueran imanes gigantes de neodimio, ¿estarían esos planetas orbitando alrededor de la estrella o simplemente chocarían contra la estrella y se pegarían a ella?

Si tuviera dos imanes “orbitando” entre sí, podría calcular la velocidad orbital de manera que la fuerza centrífuga sea igual a la fuerza de atracción magnética. Supongo que los imanes se organizarán con el norte magnético de uno dirigido al sur magnético del otro y que los imanes giran al mismo ritmo que giran en torno a su centro de masa común. Esta órbita estaría en equilibrio porque hay un equilibrio de fuerzas. El problema es que es un equilibrio inestable. Cualquier perturbación fuera de ese equilibrio crecería con el tiempo. Si se separaran aunque sea un poquito, volarían al espacio para no volver nunca más. Si se acercaran un poco más, se acercarían cada vez más (todo mientras giraban cada vez más rápido) hasta que chocaran entre sí.

La fuerza atractiva entre dos imanes de barra se puede encontrar aquí: Fuerza entre imanes:

dónde
B0 es la densidad de flujo magnético muy cerca de cada polo, en T,
A es el área de cada polo, en m ^ 2,
L es la longitud de cada imán, en m,
R es el radio de cada imán, en m,
y x es la separación entre los dos imanes, en m

Si la separación, x, entre los dos imanes es mucho mayor que la longitud, L, de los imanes, entonces el soporte de la derecha es cero al primer orden. Incluso es de cero a segundo orden. Pero con suficiente juego, puedes demostrar que la fuerza es igual a 1 / x ^ 3.

Por lo tanto, la fuerza de atracción va como una sobre la distancia en cubos.

El teorema de Bertrand nos dice que tal órbita no es estable.

Ahora a la segunda parte de su pregunta. ¿Por qué los planetas no chocan contra las estrellas? Eso es básicamente lo que demostró Bertrand. Estas órbitas son estables. Una pequeña perturbación no los aleja del equilibrio. En términos simples, a medida que la órbita se hace más pequeña, el planeta acelera la cantidad justa para compensar el aumento de la atracción gravitacional. (Con el imán, la atracción atractiva aumentó demasiado rápido a medida que la distancia de separación se redujo).

Claro que la gravedad es una fuerza constante, pero no es la única involucrada en los objetos en órbita.


Este diagrama muestra un ejemplo realmente simple de una situación de movimiento circular. Usando su idea de imanes, digamos que tenemos dos imanes, uno en el medio del diagrama y otro en lugar del círculo azul.
La fuerza centripletal es la atracción magnética que tira de los imanes uno hacia el otro (por el bien de los argumentos, imaginemos que el imán en el medio es masivo y el imán en órbita es pequeño, y que la fuerza del imán pequeño en el imán grande es insignificante). Si simplemente dejo ir el pequeño imán, como dirías, chocarías con el grande. Sin embargo, para que se produzca un movimiento circular, el objeto que está en órbita tiene una velocidad inherente, que actúa perpendicular a la posición actual de las órbitas.
Lo que significa esta velocidad es que por cada metro que el pequeño imán es empujado hacia el gran imán, viaja un metro más lejos en línea con su velocidad.
Si disminuye la velocidad del objeto, el cuerpo en órbita sería arrastrado a una órbita más estrecha y viceversa. La distancia en órbita es esencialmente un acto de equilibrio entre la velocidad de los objetos y la fuerza gravitacional.

Hay una gran diferencia entre el magnetismo y la gravedad y es que los imanes atraen y repelen, mientras que la gravedad siempre atrae.

El magnetismo es una fuerza mucho más fuerte que la gravedad (como lo demuestra el hecho de que un pequeño imán puede sostener algo contra la fuerza de la gravedad de la Tierra) pero a gran escala se cancela el magnetismo. La gravedad no lo hace.

Los planetas no caen en las estrellas porque los rodean tan rápido como caen.

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