Me gustaría usar esta pregunta como una excusa para llevar al lector a un pequeño viaje que puede ayudarlo a comprender un poco más sobre el universo en el que vivimos. La aceleración se puede medir como la tasa de cambio de velocidad, pero qué efecto ¿eso produce en un objeto? El principio de inercia de Newton nos dice que una masa continuará en reposo o en un estado de movimiento constante a menos que actúe una fuerza externa. Cualquier cambio en este movimiento inercial dará como resultado la aceleración, mediante la aplicación de alguna fuerza. Así, una masa acelerada sentirá una fuerza. Considere conducir en un automóvil; Si pisa el pedal del acelerador, puede sentir la fuerza a través del asiento. Por el contrario, si pisas los frenos, serás lanzado hacia adelante debido a tu inercia. Debe sentir la fuerza de su cinturón de seguridad que lo restringe.
La asociación del movimiento acelerado con una fuerza se puede usar para otros buenos usos. Ya se ha mencionado que el movimiento circular mantiene una velocidad de rotación constante pero está asociado con la aceleración hacia el centro de movimiento. Habiendo asociado la aceleración con una fuerza aplicada, podemos entender que la fuerza debe estar en la misma dirección que la aceleración y se llama fuerza centrípeta. Debido a la ley de inercia de Newton, la masa querrá continuar en línea recta, pero la fuerza centrípeta lo evitará. La tendencia a alejarse del centro de rotación es en realidad una fuerza falsa y se llama fuerza centrífuga. Esta tendencia a alejarse del centro de rotación es el principio operativo de la centrífuga. También se puede usar en el espacio para crear gravedad artificial.
La tendencia centrífuga a alejarse del centro de rotación a menudo se representa en las películas de ciencia ficción como el mecanismo para crear gravedad artificial, pero es posible que no haya notado algo; Es la gravedad en reversa. La fuerza utilizada para generar la gravedad artificial es la fuerza centrípeta, que se dirige hacia el centro de rotación, pero la fuerza que se siente es la fuerza centrífuga que parece actuar en la dirección opuesta. Eso puede sonar confuso, pero si imagina una de estas naves espaciales propuestas, las personas caminan con los pies apuntando hacia el centro y la cabeza apuntando hacia el centro, exactamente lo contrario de cómo funciona la gravedad.
Puedes ver el efecto de la gravedad artificial por ti mismo al obtener un balde de agua, atar una cuerda al mango y girarla en círculo. El agua permanecerá en el cubo como si hubiera una fuerza gravitacional adicional que mantiene el agua en el cubo, pero esa fuerza se alejó del centro de rotación.
Al considerar las leyes de movimiento de Newton podemos simular la gravedad, pero parece actuar en la dirección opuesta. ¿Y qué pasa? Una vez más, considere la ley de fuerza de Newton; F = ma. Esta ley define lo que se llama la masa inercial, y significa que se requiere una fuerza aplicada para cambiar el movimiento inercial de un objeto (recuerde la aceleración y el frenado en un automóvil). Fue Einstein quien llevó esto un paso más allá. Preguntó por qué una persona parada en el suelo siente la fuerza de la gravedad, mientras que una persona en caída libre no siente fuerza. De acuerdo con la ley de inercia de Newton, la persona en caída libre debe estar en un estado de movimiento “natural”, mientras que la persona parada está de alguna manera en un estado acelerado. Eso puede sonar tautológico, pero es la base de la teoría general de la relatividad. Al invocar el principio de equivalencia, Einstein relacionó la masa inercial con la masa gravitacional para que se pudiera definir un estado natural de movimiento en cualquier campo gravitacional. Estos estados naturales de movimiento se denominan geodésicas y estas geodésicas son bastante importantes ya que describen órbitas y otros movimientos celestes.
Con respecto a la pregunta original, ahora podemos decir que debido a que estamos experimentando una fuerza gravitacional, estamos en un estado perpetuo de aceleración, incluso detenido.
Ahora, juntemos todas las piezas e intentemos entender algo que a menudo se malinterpreta. Discutimos la gravedad artificial causada por la fuerza centrífuga, que es una fuerza aparente que sienten los objetos en movimiento circular. Sin embargo, considere los objetos que orbitan la Tierra. Están en el espacio, y a menudo se dice que no hay gravedad en el espacio. De hecho, los experimentos de cero G se realizan en la estación espacial internacional, que orbita la Tierra a unos 350 km sobre la superficie. Entonces, ¿dónde está esta fuerza centrífuga? Según la ley de gravedad de Newton, la gravedad de la Tierra proporciona la fuerza centrípeta que define la órbita. Debe ser que la gravedad de la Tierra cancela exactamente la fuerza centrífuga del movimiento circular, lo que resulta en un entorno de cero G, ¡excepto que la fuerza centrífuga no es una fuerza verdadera! Sin embargo, la Relatividad General viene al rescate al comprender que una trayectoria de cero G define un camino geodésico. En presencia de la gravedad, estos caminos son curvos y es esta curvatura la señal de que el espacio es curvo …
Piénsalo; Hay gravedad en el espacio. La Tierra orbita alrededor del sol, al igual que todos los demás planetas. Este campo gravitacional no es débil. Es solo que el estado natural de un cuerpo es no sentir ninguna fuerza, por lo que simplemente no sentimos la gravedad en el espacio. Es solo cuando nuestro estado natural de movimiento es interrumpido por la superficie de un planeta que realmente sentimos una fuerza. Es por eso que estás acelerando mientras estás parado.
