Debe comprender qué significa “velocidad de escape”.
Digamos que arrojas una piedra al aire, luego, después de un segundo, vuelve a caer. Si lo lanza más rápido, tal vez tarde unos segundos antes de volver a bajar. Si no hubiera resistencia del aire u otra fricción y si pudiera seguir lanzando la roca más y más rápido, finalmente podría lanzar la roca tan rápido que nunca volvería a caer. Para la Tierra, esta velocidad de escape es de alrededor de 25,000 mph.
Tenga en cuenta que en el momento en que la roca deja su mano, comienza a disminuir porque la gravedad de la Tierra la está empujando hacia abajo. Normalmente, si arrojas algo al aire, sube una cierta distancia, luego se detiene y luego comienza a caer de nuevo. Cuanto más rápido arrojas algo, más alto se pone antes de detenerte y volverte a caer. Para la roca lanzada a la velocidad de escape, también comenzaría a disminuir y eventualmente se detendría a una distancia infinita de la tierra.
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Ahora, hace más de cien años, algunas personas imaginaban que podía ser lanzado a la luna saltando en un arma gigante que lo dispararía lo suficientemente rápido.
Sin embargo, en realidad no hacemos las cosas de esta manera. No solo la aceleración de ser disparado por un arma gigante te mataría, sino que lo más importante no funcionaría debido a … ¡resistencia al aire! Los meteoritos que caen a la tierra son básicamente como lanzar rocas a la velocidad de escape, pero a la inversa. Puede modelar velocidades de meteoros suponiendo que las rocas comienzan con velocidad cero a una distancia infinita y luego aceleran hacia la tierra, por lo que esencialmente están entrando en la atmósfera de la tierra a la velocidad de escape. Y se queman.
Incluso si intentaras lanzar algo a velocidad de escape que fuera lo suficientemente grande y fuerte como para resistir ser destruido, probablemente todavía no funcionaría porque la resistencia del aire lo ralentizaría demasiado. Puede intentar disparar a una velocidad aún mayor, pero eso puede no funcionar tampoco porque la fuerza de la resistencia del aire tiende a ser proporcional al cuadrado de la velocidad. Así que dobla la velocidad y obtienes cuatro veces más resistencia.
Entonces, ¿cómo lanzamos sondas a Marte y más allá? ¡Usamos cohetes! Ves que una vez que una roca deja tu mano, o una bala sale del cañón de una pistola, el proyectil no tiene poder . Un cohete, por otro lado, produce empuje mientras el motor esté encendido. Por lo tanto, puede comenzar moviéndose muy lentamente y luego moverse más y más rápido con el tiempo. Sin embargo, incluso entonces no necesariamente necesitamos alcanzar o exceder la velocidad de escape para escapar de la gravedad de la Tierra.
Pensemos de esta manera. Supongamos que pesas 150 libras. Si atara un cohete mágico de 50 lb que nunca se apaga hacia atrás y produce 200 lb de empuje, entonces este empuje podría cancelar todo el peso de su cuerpo + el cohete. Serías esencialmente ingrávido y podrías flotar. Así que finge que estás parado afuera, abrochas el cohete y lo enciendes, ¿qué sucede? Bueno, realmente no te mueves porque el empuje que te empuja hacia arriba es exactamente contrarrestado por la gravedad que te empuja hacia abajo, por lo que simplemente te quedas donde estás. Ahora que estás flotando en el suelo, decides patearlo, ¿qué sucede? Bueno, tal vez tienes una patada bastante débil desde el suelo porque no estás acostumbrado a flotar, así que supongamos que logras darte una velocidad ascendente de 1 mph. Sin embargo, dado que el cohete está cancelando tu peso exactamente, no aceleras hacia abajo. En cambio, continúas subiendo a una velocidad constante de 1 mph (ignorando cosas como el viento). Lentamente se desplaza hacia arriba más allá de la parte superior de su casa, hacia arriba a través de las nubes, y más arriba aún en la oscuridad del espacio, para siempre.
En este ejemplo, verá cómo puede escapar de la gravedad de la Tierra moviéndose a una velocidad constante de 1 mph, sin siquiera acercarse a la velocidad de escape. Recuerde que la velocidad de escape solo se usa para objetos sin energía . En los lanzamientos de cohetes de la vida real, el empuje del cohete es mayor que el peso del cohete, por lo que aunque comienza a moverse muy lentamente, acelerará y se moverá más y más rápido con el tiempo. Dado el suministro limitado de combustible, eventualmente puede acelerar su carga útil para escapar de la velocidad o más si el objetivo está más allá de la órbita terrestre.