Si estoy en el fondo de una grieta profunda, ¿soy más ligero que en la superficie de la tierra? ¿O soy más pesado?

Depende, pero probablemente te volverás mucho más pesado. Para ampliar la respuesta de Onodje, tenemos la fórmula del peso:

[matemáticas] W = mg [/ matemáticas]

Ahora, su masa es constante, por lo que todo lo que necesitamos determinar es si [math] g [/ math] se está haciendo más grande o más pequeño. Tenemos la formula:

[matemáticas] g (r) = – \ frac {GM (r)} {r ^ 2} [/ matemáticas]

Aquí, [matemática] G [/ matemática] es una constante gravitacional, y [matemática] M (r) [/ matemática] es la masa encerrada dentro de una esfera (imaginaria) de radio [matemática] r [/ matemática] que se extiende desde el centro de masa de la tierra.

El problema es que, a medida que nos acercamos al centro de la Tierra, tanto [math] M (r) [/ math] como [math] r [/ math] disminuyen. Para saber si el resultado es un aumento o disminución neta, necesitamos realizar algunos cálculos utilizando estimaciones de la densidad de la Tierra en varios radios alejados del centro de la Tierra.

Afortunadamente, algunas personas amables ya han hecho esto por nosotros:


Aquí nos preocupa la línea PREM, que significa Modelo de tierra de referencia preliminar. Básicamente, utilizaron estimaciones de la densidad de la Tierra en varios puntos para determinar [matemática] M (r) [/ matemática] para muchos valores de [matemática] r [/ matemática], luego calcularon y graficaron [matemática] g [/ matemática] en el eje izquierdo.

Puede ver que la aceleración debida a la gravedad, [matemática] g [/ matemática], aumenta a medida que perfora a través del manto superior, se tambalea y alcanza picos, luego cae rápidamente a medida que se acerca al núcleo interno. Entonces, dependiendo de qué tan profundo taladre, podría volverse un poco más pesado o mucho más liviano. Dado que probablemente no va a estar parado en una grieta más profunda que unos pocos kilómetros, probablemente sea seguro decir que se pondrá un poco más pesado . Algunas cosas interesantes a tener en cuenta:

  • La aceleración en el centro de la Tierra es cero. Este es el punto de ‘potencial más bajo’: has hecho lo que la gravedad quiere que hagas, ¡ahora quédate allí! Esto se debe a que [math] M (r) [/ math] se acerca a cero.
  • Si la Tierra tuviera una densidad constante, no importaría dónde se encuentre. Esto se debe a que [matemática] M (r) [/ matemática] y [matemática] r [/ matemática] disminuirían perfectamente de la mano.
  • Fuera de la Tierra, la aceleración disminuye nuevamente. Esto se debe a que [math] r [/ math] está aumentando, pero [math] M (r) [/ math] se mantiene constante (no estamos atrapando más masa en nuestra esfera, ignorando el aire). Por lo tanto, [math] g [/ math] comienza a disminuir nuevamente.

Finalmente, tenga en cuenta que debe perforar varios miles de kilómetros para obtener una diferencia apreciable en [math] g [/ math]. Si quieres perder peso, ¡es mucho más fácil perder masa que la aceleración gravitacional! 🙂

Encendedor. El peso es fuerza debido a la gravedad. Las fuerzas de gravedad provienen de dos masas que se encuentran próximas entre sí: cuanto mayor es la masa, más gravedad ejerce sobre su vecino. Cuando estás en el fondo de una grieta profunda, la masa de los muros del acantilado que se eleva sobre ti crea una cantidad (pequeña) de fuerza hacia arriba, que contrarresta la fuerza de gravedad descendente de la tierra debajo de ti. Además, la masa de las paredes del acantilado encima de ti significa que hay correspondientemente menos masa debajo de ti, lo que disminuiría ligeramente la fuerza hacia abajo. Las masas a cada lado se cancelarían.

Sin embargo, me imagino que la magnitud de este efecto sería infinitesimal. El radio de la tierra es de casi 4,000 millas, por lo que necesitaría estar en una grieta muy profunda o en una cueva subterránea para medir algo sustancial. En esa nota, la versión extrema de este experimento mental es si estuvieras en el centro de la tierra. Teóricamente no tendrías peso. Ahora, me pregunto cómo se sentiría estirarse en todas las direcciones. Podría ser desagradable.

EDITAR: Buenos puntos planteados por otros: la gravedad también es una función de la distancia, por lo que acercarse al centro de gravedad de la Tierra aumentará la fuerza gravitacional. Además, la densidad de la Tierra no es constante, se vuelve más densa a medida que te acercas al centro, por lo que la fuerza gravitacional hacia afuera a medida que te acercas a la superficie puede ser relativamente menor de lo que ganas al acercarte al centro. La línea “PREM” en la imagen en la respuesta de Jack Nagy parece ser la solución más completa. Mi respuesta asumió una densidad constante, que también se representa en su gráfico. Así que tenía razón, pero no del todo.

por Yanick Toutain
RevActu

Aquí está el código para mi programa provisional. No veo ningún error real
El hecho de que mi programa examine solo una cuarta parte de la esfera no debería ser un problema para el cálculo final de la proporcionalidad …
A menos que … ¡Estoy demasiado cansado para notarlo!

NO VEO NINGÚN ERROR
Y USTED ?

para una esfera con la misma densidad
% de radio
aceleración

10,00%
1
m / s²
20,00%
2
m / s²
30,00%
3
m / s²
40,00%
4 4
m / s²
50,00%
5 5
m / s²
60,00%
6 6
m / s²
70,00%
7 7
m / s²
80,00%
8
m / s²
90,00%
8,98
m / s²
100,00%
9,81
m / s²

+++++
LA DESCARGA DEL IDIOMA ESTÁ AQUÍ
Lenguaje de programación FreeBASIC
EL CÓDIGO
PANTALLA 19,32
DIM como doble accpete, accfuge, vol, pi, scale, PROPGRAV
DIM AS INTEGER I, J, K, L, M, N, TOTAL
PI = 3.1415926
N = 20
N * = 10
‘L = 250
L = N
vol = 1/3 * Pi * N ^ 3
IMPRIMIR “vol / 4 =”; 1/3 * Pi * N ^ 3
ESCALA = N / 100
HACER
LOCALIZAR 1,40
IMPRIMA “ESTRELLAS”; TOTAL; “ESTRELLAS fracturas / (VOL / 4):”; TOTAL / VOL
TOTAL = 0
accpete = 0
accfuge = 0

PARA I = -N-1 A L + 1
PARA J = 1 A 1 + int (SQR (N ^ 2-I ^ 2))
PARA K = 1 A 1 + int (SQR (N ^ 2-I ^ 2-J ^ 2))
PSET (300 + I / ESCALA, 400-J / ESCALA), 255
TOTAL + = 1
accpete + = – (LI) / ((LI) ^ 2 + J ^ 2 + K ^ 2) ^ 1.5
‘localizar 20,20
‘IMPRIMIR ACCPETE
SIGUIENTE K
SIGUIENTE J
ubicar 2,2
IMPRIMIR ACCPETE
SIGUIENTE YO
‘IMPRIMIR TOTAL, VOL, accpete
IMPRESIÓN TOTAL / VOL;
PARA I = L + 2 A N + 1
PARA J = 1 A 1 + int (SQR (N ^ 2-I ^ 2))
PARA K = 1 A 1 + int (SQR (N ^ 2-I ^ 2-J ^ 2))
PSET (300 + I / SCALE, 400-J / SCALE), y amp; hD2E6FF
TOTAL + = 1
accfuge + = – (LI) / ((LI) ^ 2 + J ^ 2 + K ^ 2) ^ 1.5
‘localizar 20,30
‘IMPRIMIR ACCESORIO
SIGUIENTE K
SIGUIENTE J
localizar 3,2
IMPRIMIR ACCESORIO
SIGUIENTE YO

SI L = N ENTONCES
PROPGRAV = 9.81 / accpete
ubicar 2,25
IMPRIMIR “PROPGRAV”; PROPGRAV
DORMIR
TERMINARA SI

LOCALIZAR 7 + 10 * L / N, 0
PRINT L; “acpete”; accpete “acfuge”; accfuge; “”; accfuge + accpete; “”;
IF (accfuge + accpete) * PROPGRAV & gt; 1 LUEGO
IMPRIMIR (accfuge + accpete) * PROPGRAV
MÁS
IMPRIMIR 0
TERMINARA SI

L- = N / 10
LOOP HASTA L <0 data-blogger-escaped-div = "">
DORMIR

+++++

Experimentar la gravedad de la Tierra es experimentar la atracción entre todas las partículas en su cuerpo y todas las partículas en el resto de la tierra.

Entonces, cuanto más masa de la Tierra esté sobre ti, atrayendo tus partículas lejos del centro de la tierra (o la dirección principal que tenga la mayor atracción contra tus partículas), más ligero serás.

La curva PREM en la trama de la respuesta de Jack Nagy es lo que estás buscando. Sin embargo, tenga en cuenta que para un planeta idealizado de densidad constante, pesa menos a medida que desciende por debajo de la superficie. ¡Si estuvieras en el centro de la Tierra, no tendrías peso!

Como la Tierra es un cuerpo esféricamente simétrico, debes tener en cuenta el teorema de la concha. Este teorema nos dice que el campo gravitacional dentro de un cuerpo esférico hueco es cero porque la masa exterior se cancela, ahora esto significa que puede dejar fuera de sus cálculos la capa de masa que comienza desde su cabeza hasta la superficie.
Entonces, cuanto más profundo vayas, menos masa deberías tener en cuenta. Entonces en la fórmula

[matemáticas] g = – \ frac {GM} {r ^ {2}} [/ matemáticas]

la M bajará. La parte difícil es que la r, que es la distancia al centro de masa, también disminuirá. Esto significa que debido a M g se hará más pequeño pero al mismo tiempo debido a r se hará más grande, por lo que la cuestión es averiguar cuál de las dos influencias prevalecerá.
Si desea comprender mejor por qué funciona el teorema de la carcasa, debe tener en cuenta la Ley de gravedad de Gauss

[matemáticas] \ oint_ {S} \ vec {g} \ cdot \ vec {dA} = – 4 \ pi GM [/ matemáticas]

Funciona igual que en el electromagnetismo, por lo que debería ser evidente por qué solo debe preocuparse por el cuerpo esférico de masa que comienza desde los pies hacia abajo.

En la superficie, tiro del centro de gravedad concentrado de la Tierra y la Tierra tira de la gravedad disipada de mí hacia un centro concentrado. Si estuviera en el centro de la Tierra, la masa a mi alrededor tendría una mayor disipación de la gravedad que yo, por lo que sería arrastrado hacia una mayor extensión de masa en lugar de ser arrastrado hacia un centro concentrado. Por lo tanto, si estuviera en el centro de la Tierra, mi peso sería menor de lo que sería en la superficie, y si estuviera en una grieta profunda, mi peso sería proporcionalmente menor que en la superficie, dependiendo de la profundidad.

Depende de qué tan profunda sea la grieta.

Teóricamente debería ser más pesado ya que la distancia entre usted y el centro de la tierra es menor, pero su cambio de peso probablemente no se notará.

More Interesting

Si un rayo de luz viaja en una dirección y pasa un rayo de luz que viaja en la dirección opuesta, ¿cuál es la velocidad neta?

¿Qué tan rápido se mueve la Estación Espacial Internacional y por qué? ¿Cómo pueden caminar / moverse los astronautas en la estación espacial cuando se mueve tan rápido? ¿Qué tan difícil es la dinámica de este movimiento rápido para que otras naves espaciales se acoplen a la ISS?

¿Cómo podemos derivar la masa, la longitud y el tiempo de Planck sin utilizar el análisis dimensional?

¿Por qué la luna parece moverse rápido?

¿Cómo son posibles velocidades menores que la velocidad de la luz c = 1 (en unidades naturales)? Te moverías menos de 1 planck-length en 1 planck-time.

Para un objeto masivo que viaja muy cerca de la velocidad de la luz, ¿puede el efecto del principio de incertidumbre permitirle hacer un túnel hacia el otro lado de la barrera de velocidad de la luz y desde qué punto el objeto puede continuar acelerando?

DC Comics: ¿Cómo se pueden explicar físicamente las consecuencias del robo de velocidad de Flash?

Para objetos de muy alta velocidad, ¿observamos la reducción de la longitud o la dilatación del tiempo? ¿Y cómo para ambos?

¿Es posible que la dilatación del tiempo pueda causar que los relojes en la tierra que reciban información de los satélites terminen siendo incorrectos?

¿Dos relojes, colocados en la parte delantera y trasera de una nave espacial larga, mostrarán la misma dilatación horaria? ¿Hay alguna evidencia de esto?

¿Cuál es la paradoja de la nave espacial de Bell en términos simples?

¿En qué condiciones puede la energía convertirse en masa y la masa convertirse en energía?

¿Qué tiene de malo usar esto para una comunicación más rápida que la ligera?

¿Cuál es la diferencia entre una partícula relativista y una no relativista?

¿Podemos concluir de la contracción lorentz que hay un cambio físico en el objeto en movimiento o que es un error en la medición realizada por el observador?