En el espacio, ¿puede un objeto tener velocidad cero?

La velocidad es un vector definido con respecto a un marco de referencia. Entonces, para el marco de referencia correcto, sí, un objeto en el espacio podría tener velocidad cero. Pero si nos alejamos, siempre hay un marco de referencia más amplio por el cual puede haber velocidad.

Por ejemplo con respecto a mi casa, mi velocidad es cero. Pero mi casa está atada a la Tierra y la Tierra se está comprimiendo alrededor del sol y el sol se está comprimiendo alrededor de la galaxia y la galaxia se está comprimiendo alrededor del universo y el universo se está expandiendo.

Esa es la vista macro. Ahora eso podría no haber sido el punto de su pregunta. Es posible que haya querido saber si un objeto podría contener un punto estacionario en el espacio. Un objeto puede permanecer en reposo hasta que otro objeto actúe sobre él. En el espacio, que generalmente ocurre por colisión o por un objeto grande que dobla la curvatura del espacio (gravedad) y hace que el primer objeto se deslice hacia abajo por esa pendiente del espacio curvo. Cualquier cosa en nuestro sistema solar se deslizará hacia el sol. Evitan golpear el sol moviéndose de lado a la misma velocidad que están cayendo (órbita). Entonces tendríamos que salir al espacio vacío hasta un punto donde el impacto del sol en la curvatura del espacio sea insignificante. Pero incluso allí, aunque nuestro objeto parezca tener inicialmente una velocidad cero, eventualmente la atracción de algún objeto grande daría como resultado una velocidad medible.

Podríamos encontrar un lugar seguro al encontrar el punto lagrangiano entre dos o más objetos donde la suma de las fuerzas gravitacionales es igual a cero, pero en una escala mayor, todos esos objetos también se están moviendo.

Esta es una pregunta bastante abierta, y requiere una definición de “velocidad cero”. Por la relatividad especial de Einstein, sabemos que el espacio y el tiempo son relativos, también lo es la velocidad. Por lo tanto, para definir “velocidad cero”, necesitamos un marco de referencia (o un objeto de referencia). A continuación se presentan algunas posibilidades del marco de referencia (definido por un objeto de referencia):

1. Con respecto a sí mismo
Suponiendo que es un cuerpo rígido, siempre estará a velocidad cero con respecto a sí mismo, ya que, por definición, está en su propio marco de referencia que se mueve exactamente a su propia velocidad. (Un cuerpo no rígido, como una nube de gas, puede ser fluido y, por lo tanto, deformarse, pero no consideraremos esta posibilidad)

2 .. Con respecto a otro objeto , digamos, un pequeño asteroide (o digamos, Tierra)
Si está parado sobre el objeto (y no salta gritando “¡eureka!”), Entonces estará a velocidad cero con respecto al objeto.

3. Con respecto al fondo cósmico
Suponga que observa que el fondo cósmico es bastante constante y no se mueve con respecto a usted, entonces está a velocidad cero con respecto al fondo cósmico. Por supuesto, con el tiempo, el fondo cósmico cambia a medida que los cuerpos celestes se mueven, por lo que esto no es una buena medida durante largos períodos. Sin embargo, en tiempos cortos, es posible usar este método para determinar la velocidad instantánea en el espacio.

4. Con respecto a dos cuerpos gravitantes
La respuesta del usuario de Anon es correcta: si se coloca un tercer cuerpo (de masa insignificante) en uno de los cinco puntos lagrangianos de un sistema de dos cuerpos que interactúa por gravedad, entonces será a velocidad cero, con respecto a un marco de inercia rotacional en el que el sistema de dos cuerpos es estacionario. Esto se debe a que hay una fuerza neta cero en ese marco rotacional de inercia en cada uno de los puntos lagrangianos.

Todo lo anterior se aplica solo a objetos macroscópicos. Para los objetos microscópicos a nivel cuántico, se aplica la respuesta de Patrick Reilly, ya que los átomos se agitan todo el tiempo.

Además de la respuesta de Anon (que es completamente correcta), si miras el mundo cuántico, nada está nunca a velocidad cero. La mecánica cuántica nos dice que una partícula nunca puede tener velocidad cero. La mecánica estadística amplía eso, diciendo que nunca podemos alcanzar el cero absoluto (temperatura), ya que el cero absoluto implicaría que todas las partículas en el material tengan velocidad cero.

Por supuesto, vemos objetos macroscópicos que parecen tener velocidad cero, y el centro de masa de esa colección de partículas (que vemos como un objeto macroscópico) puede no moverse, pero las partículas individuales ciertamente se mueven. Esto es posiblemente lo que llamamos “energía interna”. Entonces, incluso si el objeto macroscópico tiene velocidad cero, las partículas que lo componen siempre se mueven a velocidades distintas de cero.

Interesante pregunta.

De todos modos, la velocidad con respecto a qué? Porque un objeto puede descansar en un marco de respeto, pero tener una velocidad en otro marco de referencia. Es decir, probablemente esté sentado frente a su computadora, pero en realidad está lanzando a través del sistema solar a 30 km / s.

Si solo hay un cuerpo masivo cerca, el objeto gravitará hacia él.

Si hay dos cuerpos masivos cerca, puede colocar el objeto en uno de los puntos lagrangianos y el objeto parecerá estacionario con respecto a los dos cuerpos masivos, por lo que tiene una velocidad relativa cero.

Esta es una respuesta desde el fondo de mi cabeza para señalar algunos factores sobre los que los futuros respondedores quisieran elaborar.

Editar (5 de noviembre de 2012): En realidad, mi propia respuesta es bastante incompleta. Un objeto puede tener una órbita geoestacionaria alrededor de UN solo cuerpo masivo. Una persona sentada en la superficie de ese cuerpo masivo se preguntará por qué ese objeto en particular está atrapado en una ubicación fija a una altura fija en su mapa celeste. Algunos ejemplos serían los satélites de TV alrededor de la órbita de la Tierra, por lo que las personas no tienen que reajustar sus antenas de TV constantemente.

No, no lo creo. De hecho, incluso una gota de pintura vuela a la velocidad de 15 m / s en el espacio. En la Tierra, la gravedad de la Tierra en nosotros es máxima, por lo tanto, no sentimos la atracción de otros planetas. Incluso entonces las mareas en los océanos de la tierra se generan debido a otro cuerpo celeste (la luna de la Tierra). Piense que en el espacio, qué sucederá si dos objetos pueden ejercer libremente fuerzas gravitacionales entre sí, sin preocuparse por la gravedad de otro planeta (que puede impartir aún más aceleración en muchos casos). La ilustración se muestra a continuación: –
Caso 1–> En la superficie de la Tierra: –

Caso 2–> En el espacio: –

Sí, un objeto puede tener velocidad cero, pero tenemos que entender adecuadamente lo que esto significa.

Cuando hablamos de velocidad, ¿debemos agregar las palabras en relación con qué ? ¿Por qué? Porque la velocidad significa cosas diferentes, dependiendo del contexto.

Por ejemplo, cuando la materia viaja a través de un campo de Higgs (espacio), gana masa. Cuanto más rápido se acelere esa materia, mayor será su masa.

Un problema asociado con esta relación entre el campo de Higgs, la materia, la masa y la velocidad, es que nunca se puede alcanzar la velocidad de la luz. Cuanto más rápido vaya, más masa ganará, más potencia necesitará, hasta que llegue a un punto donde la cantidad de energía que necesita exceda la cantidad de energía latente con la que tiene que trabajar.

En términos de velocidad cero en sí, todavía no sabemos lo que esto significa, porque no tenemos condiciones de velocidad cero para trabajar.

Yo mismo sospecho que a velocidad cero, la materia pierde toda su masa y se convierte en materia oscura / energía oscura mientras retiene algunos aspectos de la materia, como la inercia y la gravedad. Creo que esto se debe a que se puede demostrar que la masa es una función de la velocidad a través de un campo de Higgs. Por lo tanto, a velocidad cero la materia debería tener masa cero.

Dado que todos los elementos están en velocidades variables entre sí, es imposible que un solo elemento / partícula tenga velocidad / movimiento cero en relación con todas las partículas posibles con sus velocidades variables.

Sí, puedes encontrar o crear velocidad cero en el espacio. Cualquiera que sea la referencia del marco. Su larga explicación. La próxima vez te enviaré el trabajo que hice. Hasta entonces, solo trate de pensar en una nave espacial de 2 años de distancia y tendrá una fuente de luz y un detector.

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