¿Cuánto más rápido tendría que girar la Tierra para que la gravedad sea igual a 0.5 g? ¿Las áreas más cercanas a los polos experimentarían casi el mismo efecto?

En un entorno extremadamente simplificado , la Tierra necesita girar aproximadamente 12 veces más rápido.

Según WikiPedia, el radio de la Tierra en el ecuador es de 6378 km, y su circunferencia es de 40.075 km.

La ecuación para la fuerza centrípeta es:

[matemáticas] F = mv ^ 2 / r [/ matemáticas]

Donde F es la fuerza centrípeta que actúa, por ejemplo, sobre un objeto en Newton, m la masa del objeto en kilogramo, v la velocidad tangencial en metros / segundo, yr el radio en metros.

La ecuación puede reescribirse en:

[matemáticas] v = sqrt (F * r / m) [/ matemáticas]

Supongamos que la aceleración gravitacional sigue siendo de 9,81 m / s ^ 2.
Desea cancelar la mitad de eso girando la Tierra más rápido, para lograr su 0.5G. Por lo tanto, completar los espacios en blanco con los datos recién recopilados proporciona:

[matemática] v = sqrt (((0.5 * 9.81) * 6371000)) = 5593.22 m / s [/ matemática]

Como la velocidad tangencial necesaria (velocidad en la superficie de la Tierra) para obtener la mitad de su peso en la fuerza centrípeta, para cancelar la mitad de la fuerza gravitacional.

NB: ¡esto se calcula asumiendo que estás parado en el ecuador! La fuerza centrípeta disminuye a medida que te acercas a los polos.

Ahora para la velocidad tangencial normal de la Tierra en el ecuador. La velocidad se puede calcular con esta ecuación, ya que conocemos una distancia y un tiempo:

[matemáticas] v = s / t [/ matemáticas]

Hay 3600 segundos en una hora y 24 horas en un día, así que:

[matemática] v = 40.075.000m / (24 * 3600) = 463.83 m / s [/ matemática]

Esta es la velocidad en el ecuador.

Entonces, la velocidad tangencial necesaria para 0.5g es aproximadamente 12 veces más alta de lo normal:

[matemáticas] 5593.22 / 463.83 = 12.06 [/ matemáticas]

Los días solo durarían 2 horas, y puedes celebrar el año nuevo cada ‘mes’. Algo así como ese planeta en la película Interestelar.

En comparación, con la velocidad de rotación normal de la Tierra, la fuerza centrípeta en el ecuador es solo el 0,34% de su peso, o 0,0034G para el caso.

Todos morirían. La superficie de la Tierra es una corteza delgada que flota sobre un manto líquido. Si lo gira así, la protuberancia ecuatorial aumentará, se volverá inestable y separaremos una Luna nueva.

Más al punto de su pregunta, el radio ecuatorial aumentará, y la gravedad también disminuirá debido al radio aumentado, además de ser parcialmente contrarrestada por la “inercia radial”. No le daré un valor exagerado, pero será menos de lo que obtendría si asumiera una Tierra de “bola rígida”.

No, probablemente obtendrías un ligero aumento en g en los polos ya que los polos serían “succionados” ligeramente hacia adentro, ya que el volumen de la Tierra no cambiaría mucho.

Además, perderíamos la Luna mucho antes, digamos en un millón de años o menos, ya que el aumento de las mareas se volvería MUCHO más fuerte. Y también seríamos alejados del Sol más rápido.

Pero entonces, ¿de dónde vendría este momento angular adicional?

Esta pregunta es mucho más compleja de lo que parece a primera vista.

A medida que aumenta la velocidad de giro, la fuerza centrípeta en el ecuador reduciría la gravedad efectiva. Sin embargo, al mismo tiempo, la Tierra se deformaría para crear una protuberancia ecuatorial mucho más grande, que tendería a aumentar la fuerza debido a una mayor masa debajo de los pies y disminuirla debido a que está más lejos del centro de masa.

La fuerza centrípeta debido al giro rápido se calcula fácilmente, pero la deformación de la Tierra debido al mismo efecto no lo es. No intentaré adivinar la magnitud del efecto. Ni siquiera intentaré adivinar si la deformación aumentaría o disminuiría la gravedad efectiva.

En los polos, la gravedad efectiva sería mayor, debido a que la distancia desde el centro de masa es menor. Por supuesto, no habría disminución de la gravedad debido a las fuerzas centrípetas.

Un objeto que rota la tierra cada noventa minutos es cuando la fuerza de gravedad es igual a la fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es proporcional al cuadrado de la velocidad angular. Entonces, al 71% de la velocidad angular de la órbita, la fuerza centrífuga se reducirá a la mitad. Esto es sobre. 126. Minutos por órbita. En el ecuador. NO HAY EFECTO EN LOS POLOS