¿Están los astronautas en gravedad cero o microgravedad?

No tengo un título, soy un entusiasta de la física, así que tómalo a tu discreción.

La respuesta corta es la microgravedad. Sigue leyendo para entender

Esta es la fórmula para calcular la aceleración de la gravedad entre dos objetos: F = GM1M2 / r ^ 2

F va a ser la fuerza. En física usamos Newtons que representan Fuerza = masa (kilogramo) por aceleración (metros / segundos ^ 2)
o 1 Newton es 1 kg * m / s ^ 2.

Vamos a calcular la gravedad entre la Tierra y el astronauta en dos puntos diferentes.

Constante gravitacional = 6.67 x 10 ^ -11 N (m / kg) ^ 2
Masa1 (Tierra) = 5.97 x 10 ^ 24 kg
Masa2 (astronauta) = 70.0 kg
radio (en la superficie) = 6.37 x10 ^ 6 m

obtenemos F = 687 Newtons . (Esta es la fuerza de gravedad que actúa entre la Tierra y el Astronauta en la superficie. El Astronauta tira de la Tierra, y la Tierra tira del Astronauta. La atracción del Astronauta en la Tierra es insignificante).

Podemos verificar esto dividiéndolo por la masa de astronautas.

F = ma. F / m = a. 687N / 70kg = 9.81 m / s ^ 2.

9.81 m / s ^ 2 es la aceleración de todos los objetos en la superficie de la Tierra debido a la gravedad.

Mirando esta fórmula, puedes entender que es imposible experimentar gravedad cero en cualquier parte del universo.

Digamos que estamos a 100 000 años luz de la Tierra. Para poner eso en perspectiva, la Vía Láctea tiene un diámetro de 100,000 ly. Muy muy lejos.

9.4605284 × 10 ^ 20 m.

R3 = 9,46 x 10 ^ 20 m

F3 = 3.11 x 10 ^ -26 N.

Todavía no es cero g, es una fuerza pequeña, pero aún no es cero. Eso significa que en este momento cada cuerpo está tirando de su cuerpo … y usted está retrocediendo. Lo fuerte que tira depende completamente de la distancia y la masa sola. ¿No es genial?

Ahora de vuelta a la estación espacial.

La ISS orbita la tierra entre 330-435 km ~ 380km

R (en la EEI) = 6,75 x10 ^ 6 m

con los mismos cálculos sustituyendo con el nuevo radio

F2 = 615 Newtons . Este astronauta acelerará 8.79 m / s ^ 2.

Ahora puede que te estés rascando la cabeza, espera un minuto …
¿Cómo es posible que estén experimentando solo una disminución del 10% en la aceleración?
¿Cómo experimentan los astronautas zero-g?

Bueno, la respuesta es que están en una órbita alrededor de la Tierra, de la misma manera que nosotros estamos en órbita alrededor del Sol. ¿Sientes la gravedad del sol en este momento? Probablemente no; eso se debe a que el Sol nos empuja con la misma aceleración que la Tierra en la que estamos parados … así que nos movemos como una unidad.

Piense en esto como un ascensor, siente la fuerza al principio cuando acelera, luego vuelve a la normalidad porque deja de acelerar. Ahora, si el elevador coincidiera con la aceleración de la gravedad, 9.81 m / s ^ 2 (excluyendo la resistencia del aire), se sentiría ingrávido como un astronauta.

La ISS y todos los astronautas y objetos dentro están aproximadamente a la misma distancia de la tierra, lo que significa que todos se están acelerando a 8.79 m / s ^ 2. Piense en un ascensor con todo acelerado al mismo ritmo. Siempre se aceleran hacia la tierra, pero en realidad no caen tan rápido hacia la superficie.

La razón es que la energía potencial de la gravedad se está convirtiendo en energía cinética en una dirección diferente. En realidad es perpendicular a la atracción de la tierra, una tangente a la superficie de la tierra.

Una manera fácil de entender esto es el swing dance.

Imagínese a dos personas cogidas de la mano que se alejan unas de otras y que se tiran de las manos con los pies tocando el centro. ¡El resultado será un giro! La Tierra y la ISS están en un pequeño baile de swing, con la Tierra y la ISS tirando y girando.

¡Espero que esto haya ayudado a alguien a entender por qué los astronautas sienten cero g en órbita!

Tanto la “gravedad cero” como la “microgravedad” se usan comúnmente, por lo que puede elegir. Ambos significan que no experimentarías la sensación de peso. Hay algunas otras excelentes respuestas aquí para darle los detalles.

Editar: Después de leer más respuestas geniales, pensé en agregar un comentario. “Cero gravedad”, “microgravedad”, “gravedad nula”, etc., no son términos literales. Son descripciones funcionales de un entorno de caída libre.

Los astronautas en el espacio experimentan gravedad cero ya que su campo gravitacional muere no interactúa con el de la Tierra debido a la distancia, mientras que la microgravedad es la generada por las partículas subatómicas.

Vea abajo:

11) La geometría de las partículas espaciales (SP) y la creación de la fuerza gravitacional.

¿Cómo explicamos la gravedad en los niveles micro y macro?

La búsqueda de una explicación del significado de la gravedad aún está en curso. Newton lo describió como una atracción gravitacional entre dos objetos en relación directa con su masa y en relación inversa a la distancia cuadrada entre ellos. Este tirón gravitacional se mide en términos del peso de los objetos. Un astronauta en el espacio no tendrá peso mientras que su masa sea la misma que en la tierra. Einstein, por otro lado, definió la gravedad como resultado de la distorsión en la curvatura del tejido del espacio-tiempo de acuerdo con su teoría general de la relatividad. Aún más recientes teorías de la gravedad explican el fenómeno en términos de partículas y ondas. La teoría de cuerdas establece que las partículas llamadas “gravitones” (nunca se han observado) hacen que los objetos se atraigan entre sí de forma similar al papel que juegan los fotones virtuales. Otras teorías hablan de la existencia de ondas gravitacionales generadas cuando un objeto es acelerado por una fuerza externa. De hecho, son ondas en la curvatura del espacio-tiempo generado debido a ciertas interacciones gravitacionales y se propagan como ondas hacia el exterior desde su fuente a la velocidad de la luz. La Teoría de Singularidades y Partículas Espaciales especula que las ondas gravitacionales transportan energía como radiación gravitacional, una forma de energía radiante similar a la radiación electromagnética. La existencia de ondas gravitacionales se confirmó en 2016.

La teoría de la gravedad cuántica de bucles combina la mecánica cuántica y la relatividad general. Es una teoría de unidades discretas cuantizadas de espacio-tiempo porque, según la relatividad general, la gravedad es una manifestación de la geometría del espacio-tiempo. Es el principal competidor de la teoría de cuerdas. El resultado principal de la teoría es una imagen física del espacio granular. La granularidad es una consecuencia directa de la cuantización. Aquí, es el espacio en sí lo que es discreto. En otras palabras, hay una distancia mínima posible para recorrerlo. Más precisamente, el espacio puede verse como una tela extremadamente fina o una red “tejida” de bucles finitos. Estas redes de bucles se denominan redes de espín. La evolución de una red de rotación a lo largo del tiempo se denomina espuma de rotación. El tamaño previsto de esta estructura es la longitud de Planck, que es aproximadamente de 10 a 35 metros. Según la teoría, la distancia a escalas más pequeñas que la escala de Planck no tiene sentido. Por lo tanto, la Teoría de Singularidades y Partículas Espaciales predice que no solo la materia, sino el espacio en sí, tiene una estructura atómica.

Por lo tanto, es seguro decir que nuestros experimentos de pensamiento sobre la existencia de SP están en línea con muchos aspectos de la gravedad cuántica de bucles. Refiriéndonos a la literatura anterior, podemos especular que la gravedad en el nivel micro no es más que la manifestación de la flexión y torsión de las partículas espaciales a medida que interactúan con las partículas de Fermion, en particular los Quarks debido a sus cargas no enteras. Como cada Quark tiene un total de seis hilanderos hechos de cargas positivas y negativas, sus 6 combinaciones y permutaciones diferentes (dentro del núcleo de cada Quark) son responsables de la creación del confinamiento de fuerza fuerte. La creación del confinamiento proporcionó la respuesta a las 6 dimensiones teóricas predichas por la teoría de la Cadena (M). A medida que se crean estas micro dimensiones, la contracción y la distorsión en la geometría hexagonal de las partículas espaciales se manifiestan como el cambio en la curvatura de la estructura del espacio a nivel subatómico, por lo tanto, la gravedad.

Usando esta línea de pensamiento, podemos concluir que la gravedad en el nivel macro no es más que la contracción acumulada y las distorsiones en la curvatura del tejido del espacio afectado por los átomos totales que componen la masa del objeto en cuestión. Esto es lo que hace que la gravedad entre dos objetos sea proporcional a su masa y en relación inversa con la distancia cuadrada entre ellos.

Hemos visto que todos los asuntos no son más que una manifestación de la excitación total de los campos de energía que impregnan a lo largo del espacio-tiempo generado por las interacciones de las partículas de Fermion que forman los objetos con el SP relevante. Estas excitaciones del campo de energía son responsables de la creación de masa y también responsables de la curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura / distorsión se conoce como el campo gravitacional de masa. Entonces, las atracciones gravitacionales entre dos objetos existen cada vez que sus campos gravitacionales interactúan entre sí. Esta interacción lleva a que parte de la energía que forma los campos de excitación de las masas relevantes fluya entre ellas. Esta energía que fluye es lo que se denomina gravitones. Es responsable de las atracciones gravitacionales entre los objetos de la misma manera que los fotones virtuales son responsables de las atracciones magnéticas. En cuanto a la creación de ondas gravitacionales, el movimiento de objetos masivos a una velocidad muy alta conduce a perturbaciones medibles en la estructura del espacio, ya que algunos SP vuelven a su geometría hexagonal, mientras que otros asumen el estado excitado requerido para la manifestación continua de la masa en movimiento Especulamos que la gravedad es la más débil de las 4 fuerzas debido a la ausencia de cualquier papel desempeñado por los hilanderos.

Si la gravedad está asociada con la existencia misma de átomos, es decir, la creación de la masa y el volumen observables, entonces es impensable neutralizar la gravedad. Sin gravedad, el polvo cósmico no se habría reunido para formar estrellas y planetas. Sin embargo, una pregunta sigue siendo válida. Si la gravedad es el resultado de la contracción / distorsión en la estructura del espacio, y si la atracción gravitacional es el flujo de gravitón, entonces es posible crear algún mecanismo para bloquear el movimiento del gravitón o neutralizar las distorsiones en la curvatura de la curva. tejido del espacio

La microgravedad es un nombre inapropiado, porque implica la ausencia de un campo gravitacional, que no se encuentra en ninguna parte del Universo. Cuando las personas usan la palabra microgravedad, significan casi ingravidez. El peso es una fuerza sobre un soporte. Una fuerza sobre un soporte ocurre cuando nos paramos en la Tierra, cuya atracción gravitacional nos lleva a su centro de masa. La razón por la que no aceleramos hacia ese centro es la incompresibilidad de la Tierra bajo nuestros pies. La superficie no cede y nos empuja constantemente fuera de la trayectoria de la caída libre. Sentimos ese empuje como nuestro peso. Si nos paramos en una trampa que se abre de repente, de repente estaríamos en caída libre, acelerando sin peso hacia el centro de masa de la Tierra. Cuando estamos en ISS, estamos en caída libre alrededor de la Tierra, al igual que la estación. Mientras nuestra altitud en milímetros sobre el centro de masa de la Tierra sea idéntica a la del centro de masa de la estación, tenemos la misma órbita (suponemos perfectamente circular) que la ISS, por lo que no nos movemos en relación con la estación a nuestro alrededor. Sin embargo, supongamos que nuestra altitud es 1000 mm más alta que la de ISS, estamos en una órbita más alta, por lo que normalmente nuestra velocidad orbital debería ser más baja y deberíamos estar cayendo detrás de la ISS a una velocidad constante, por lo que no estamos acelerados. Pero en realidad, aunque estamos en una órbita más alta, supongamos que inicialmente estamos estacionarios en relación con el (centro de masa de la) ISS. Ahora nuestra velocidad orbital es igual a la de ISS, pero eso es demasiado alto para nuestra órbita más alta. Eso significa que ya no estamos en una órbita circular, sino en una órbita muy ligeramente elíptica, de hecho en el perigeo de esa órbita elíptica, donde la velocidad orbital es más alta y la distancia a la Tierra es más baja. En relación con la EEI, comenzamos a movernos hacia nuestra altitud de apogeo (más alta) y nuestra velocidad orbital comienza a disminuir a su mínimo en apogeo. Entonces, en relación con la EEI, comenzamos a avanzar y a retrasarnos. Entonces parece que de alguna manera estamos acelerados. (Esta aceleración es muy pequeña y esa es la razón por la cual la gente habla de microgravedad ). Pronto llegamos a una pared de la estación espacial ISS. Ahora el muro nos impide avanzar más, manteniéndonos exactamente en la misma ruta orbital que el centro de masa de la EEI. La fuerza que la pared ejerce sobre nosotros ahora es el peso súper pequeño que experimentamos. Entonces, si no hubiera ventiladores girando en la EEI, pero créanme que sí, todos los objetos que flotan libremente, bajo la aparente aceleración de la microgravedad, eventualmente terminarían operando en las paredes, experimentando el peso más débil, manteniéndolos en movimiento junto con el centro de masa de la ISS.

Microgravedad (porque la fuerza gravitacional total que reciben no es cero), aunque la forma más precisa de describirlo sería que experimentan una caída libre permanente hacia la Tierra.

Cuando giran alrededor de la Tierra están en microgravedad, pero cuando fueron a la luna experimentaron (en algún lugar) “gravedad cero”, lo que en realidad no es completamente correcto ya que experimentaron la gravedad de: la Luna, la Tierra, el Sol, Marte, Júpiter, …, Plutón, estrellas, gases, …

En pocas palabras, no hay objetos masivos que experimenten gravedad cero. La gravedad actúa en todos los cuerpos, pero los efectos se hacen más pequeños al cuadrado de la distancia entre los cuerpos. Sirius está teniendo un efecto gravitacional en nosotros, pero es casi insignificante debido a la distancia. Casi insignificante no es cero.

Me parece que “caída libre” sería la declaración más precisa.

Creo que la microgravedad.
La gravedad debe estar allí en el espacio si está entre dos cuerpos celestes. Por lo tanto, no podemos decir que el espacio tiene gravedad cero.

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