¿Cuándo supimos por primera vez que el espacio tenía gravedad cero?

Quien haya aprendido eso debe pedir que le devuelvan su dinero. Ver que han aprendido algo que no es cierto. La gravedad está en todas partes del universo.

La gente ha visto imágenes de astronautas flotando libremente en el espacio, realizando giros y vueltas que parecen desafiar la gravedad. Como resultado de estas representaciones, muchas personas creen que hay cero gravedad en el espacio. Sin embargo, esta declaración no podría estar más lejos de la verdad. La gravedad existe en todas partes del universo y es la fuerza más importante que afecta a toda la materia en el espacio. De hecho, sin gravedad, toda la materia se volaría y todo dejaría de existir.

La gravedad es la fuerza atractiva entre dos objetos a una distancia fija r . La fuerza de la gravedad es proporcional a la masa de los dos objetos y está inversamente relacionada con la distancia entre ellos. Un objeto en masa más grande tiene una fuerza gravitacional mayor que un objeto en masa más pequeño, lo que explica la diferencia entre el campo gravitacional de la Tierra y la Luna. La fuerza de gravedad entre dos objetos disminuye rápidamente a una velocidad de 1 / r²

Por lo tanto, la fuerza gravitacional de dos masas iguales separadas 1 metro es 100 veces más fuerte que si las masas estuvieran separadas 10 metros. Usando los dos parámetros, masa y distancia, podemos entender cómo opera la gravedad en el universo y hace que los objetos aparezcan como si estuvieran experimentando gravedad cero en el espacio.

La atracción gravitacional de la Tierra es responsable de la órbita de la luna. Del mismo modo, todos los planetas, asteroides y cometas en nuestro sistema solar orbitan alrededor del sol debido a esta atracción gravitacional. El hecho de que los cuerpos celestes a millones de años luz orbitan alrededor del sol desacredita el mito de la no gravedad en el espacio. El sol tiene una tremenda atracción gravitacional porque representa el 99.86% del peso de nuestro sistema solar.

¿Por qué, entonces, los objetos aparentemente pueden flotar libremente en el espacio a pesar del campo gravitacional del sol? Recuerde, la fuerza de la gravedad depende de la masa de dos objetos. Los cuerpos celestes tienen suficiente masa para experimentar la atracción gravitacional del sol. Los objetos con relativamente poca masa experimentarán menos fuerza gravitacional del sol que los cuerpos celestes como Júpiter. Además, los objetos pequeños lejos del sol experimentan una fuerza gravitacional más débil. Aunque la gravedad nunca llega a cero, se acerca.

La premisa de la teoría de la relatividad general de Einstein se puede utilizar para explicar la gravedad en el espacio. Imagine el universo como una hoja bidimensional que representa la estructura del espacio-tiempo. Si se colocara una bola con masa m en esta hoja, se crearía una depresión que altera el tejido del espacio-tiempo. Esta distorsión en la gravedad cambia la progresión de un objeto que pasa a través de la depresión. Una bola con una masa de 2 m creará una depresión mayor y, por lo tanto, tendrá una mayor fuerza de gravedad que actuará sobre ella. Cuanto más lejos esté un objeto de la pelota, menos experimentará la distorsión o el campo gravitacional de la pelota. La teoría de Einstein postula que cualquier objeto con masa distorsiona el espacio-tiempo, incluidos los humanos. Aunque apenas abollamos la hoja, creamos un pequeño campo gravitacional a nuestro alrededor. Mientras haya materia en el espacio, hay gravedad.

El infame fenómeno astronómico conocido como el agujero negro ilustra cuán importante es la gravedad en el espacio. Un agujero negro es una región en el espacio tan compacta que la luz no puede escapar. Los agujeros negros están formados por estrellas moribundas que colapsan bajo su propio peso y forman un núcleo que es infinitamente denso. En la analogía de la hoja bidimensional de Einstein, un agujero negro es tan compacto que crea un agujero en la tela del espacio-tiempo en lugar de una abolladura. Cualquier partícula u onda, incluida la luz, queda atrapada por el enorme tirón gravitacional que crea el agujero negro. La presencia de agujeros negros se opone directamente a la noción de gravedad cero en el espacio.

Si toda la masa crea gravedad en el espacio, ¿cómo se originó la noción de gravedad cero? Sin duda, ha sido fomentado por las experiencias de los astronautas en el espacio que parecen no tener peso y, en consecuencia, se describe que experimentan gravedad cero. Esta explicación no puede ser cierta, especialmente tan cerca de la Tierra, donde el campo gravitacional es fuerte y empuja constantemente la nave espacial hacia él. Para comprender las experiencias del astrónomo, es importante distinguir la “ingravidez” de la “gravedad cero”. Los astronautas se sienten ingrávidos porque su lanzadera está en un estado de caída libre continua a la tierra. Sin embargo, el transbordador espacial nunca cae a la tierra porque viaja horizontalmente a unos 18,000 km / h, oponiéndose a la fuerza de la gravedad. Si la nave espacial no se movía lo suficientemente rápido, sería presa de los efectos del campo gravitacional de la Tierra y caería sobre la tierra.

No existe la gravedad cero en el espacio. La gravedad está en todas partes del universo y se manifiesta en agujeros negros, órbitas celestes, mareas oceánicas e incluso nuestro propio peso.

Primero supimos que “el espacio tenía gravedad cero” cuando Isaac Newton publicó su libro, Principa.

En él, explica una de las leyes más importantes de la física, una que, aunque ahora está mejor refinada, todavía se mantiene hoy. Esa es la ley universal de la gravitación. Establece que toda la materia es atraída a toda otra materia por la gravedad.

Parece bastante simple, y lo es, pero la parte loca no es la idea de la gravedad misma, que había existido mucho antes de Newton, sino esa palabra clave; universal

Antes de la revolución científica, antes de la astronomía avanzada, y antes de Newton, se creía que los planetas y las estrellas eran esferas perfectas que emitían luz. No tenían terreno, solo una superficie uniforme. Solo la Tierra experimentó gravedad, tuvo terreno, etc.

La teoría de Newton era única porque sostenía que esta ley, y muchas de las otras explicadas en Principa, son universales. Se aplican en todas partes. Las observaciones astronómicas de personas como Johannes Kepler probarían que Newton tiene razón. Entonces, ya en ese entonces, sabíamos que el espacio, porque está ausente de materia, también está ausente de la gravedad.

El espacio no tiene gravedad cero. Si lo hiciera, no sería posible que una nave espacial orbitara la Tierra; sin gravedad para mantenerlos atados a nuestro planeta, simplemente volarían al espacio profundo.

Los astronautas en naves espaciales no experimentan gravedad porque están en caída libre . En principio, esto no es diferente de estar en un ascensor en caída libre, donde también experimentaría ingravidez: al caer al mismo ritmo que la cabina del ascensor a su alrededor, no habría fuerza empujando sus pies hacia el piso. La diferencia es que un viaje en un ascensor en caída libre finalmente tiene un final trágico, cuando la cabina del ascensor llega al fondo del pozo; una nave espacial en órbita, a su vez, continuamente pierde la Tierra debido a su movimiento “lateral”.

¿Cuándo se realizó esto por primera vez? No me sorprendería si esto ya fuera sospechado, al menos, por algunos filósofos griegos antiguos. Pero ciertamente fue bien entendido por Newton. Aquí hay una ilustración famosa de sus Principia :

Demuestra cómo un proyectil disparado desde un cañón horizontalmente, si su velocidad es suficiente (e ignorando la resistencia del aire), no podría impactar la Tierra ya que la Tierra se curvaría debajo de ella. Entonces, aunque esté cayendo continuamente, nunca toca el suelo. Y eso es precisamente lo que hacen las naves espaciales y la Luna alrededor de la Tierra, o la Tierra y otros planetas hacen alrededor del Sol.

Entonces, para aclarar una vez más este negocio sobre el espacio y la gravedad: el espacio tiene gravedad. Lo que le falta espacio es un piso que lo mantenga en su lugar contra la fuerza de la gravedad.

El espacio no tiene gravedad cero; flotas porque estás en caída libre. Si se mueve lo suficientemente rápido como para orbitar, está en caída libre en relación con el planeta y parece flotar, pero en realidad está acelerando hacia el centro de la Tierra en [matemáticas] 9.8 \ frac {m} {s ^ 2} [ / math] (o cualquiera que sea la aceleración gravitacional de cualquier cuerpo en el que orbites.

Si no te estás moviendo lo suficientemente rápido como para orbitar, estás en una trayectoria suborbital. Una vez que estás libre de la atmósfera, no estás acelerando en relación con la nave espacial. El resultado final es que pareces flotar cuando, de hecho, estás cayendo.

Primero tenga en cuenta que el espacio, en el sentido de algo por encima de la atmósfera, no necesariamente tiene gravedad cero. La gravedad en la órbita terrestre baja es apenas más débil que la gravedad en la superficie. La importancia de la atmósfera es simplemente que una vez que está más allá, es factible ir muy rápido (de orden 11 km / s) de lado y así entrar en órbita. Como un divertido pasaje de La Guía del autoestopista galáctico, esto básicamente se cae al suelo y se pierde: la tierra se curva debajo de ti al mismo ritmo que caes hacia ella.

Entonces, para que todo eso se una, se necesita la demostración de Newton de que la gravedad era una ley cuadrada inversa (por lo que había gravedad allá arriba de manera justa), la demostración de Newton de que una ley cuadrada inversa daba órbitas circulares o elípticas estables, la demostración de Galilleo de que todo cayó a la misma velocidad (así que si estás en órbita en una nave espacial flotas sobre ella, simulando cero g), la invención china de los cohetes y la teoría cinética de los gases para dar una estimación aproximada de dónde se detuvo la atmósfera.

Kepler y Newton desarrollaron las ecuaciones para la fuerza de gravedad, basadas en la distancia y la masa. Lo sorprendente para mí fue que cuando Newton propuso que orbitaramos el sol debido a su masa, fue acusado de ser un ocultista. No dijeron nada tan lejano que pudiera afectarnos. Por supuesto, ahora sabemos que Newton tenía razón.

Nunca.

Todo lo que tiene masa tiene gravedad, incluido el espacio. Incluso en un vacío absoluto donde se eliminan todas las partículas, todavía hay masa. No sabemos por qué, pero lo hay. De modo que el espacio en sí mismo es simultáneamente nada y algo: es la naturaleza fundamental del universo.

Nuestro primer lanzamiento de satélite, Sputnik, confirmó lo que ya sabíamos de la física. Las ecuaciones de Newton nos dicen que cuanto más nos alejamos de una masa, menos fuerza gravitacional se siente:

F = GMm / r ^ 2

Newton determinó eso, 300 años antes de que fuéramos al espacio.

(Gracias a Robert Frost)

El espacio no tiene ‘gravedad cero’. Los observadores en caída libre tienen “peso cero” o “aceleración cero adecuada”.

El concepto de peso cero está implícito en los Principia de Newton. El peso de un cuerpo es la aceleración adecuada del observador multiplicada por la masa del observador. El peso cuando se define de esta manera es un vector cero para un observador en caída libre. Las caídas libres incluyen órbitas.

La gravedad (que es la atracción gravitacional entre las masas) está en todas partes. Tenga en cuenta que lo que “sentimos” como gravedad tiene tanto que ver con la otra interacción entre nosotros y la superficie de la tierra. Si esa fuerza no está allí para evitar que caigamos al centro de la tierra, nos sentiríamos ingrávidos.

En 1687, una lectura de los Principia de Issac Newton que establece las tres leyes del movimiento de Newton sería suficiente para aprender que los objetos en caída libre no experimentan la gravedad. No hay que decir que la caída libre incluye seguir un camino orbital.

El espacio NO tiene gravedad cero. La gravedad de todo se extiende hasta el infinito, aunque a una intensidad decreciente. Estás confundiendo la condición local de “caída libre” de las órbitas con la “gravedad cero”. La gravedad está causando la órbita del satélite en el que existe una aparente gravedad cero localmente. Tenga en cuenta también que la Tierra, por ejemplo, está en órbita alrededor del Sol a través de 93,000,000 millas de espacio.

Lo aprendimos por primera vez cuando nos caímos al suelo.

El espacio no tiene gravedad cero. Lo que sucede es que la caída libre tiene gravedad cero, y para permanecer en el espacio, debes estar en un estado de caída libre (órbita). Algo que no esté en caída libre, eventualmente se quemará y caerá en algún planeta.

Los satélites se queman al caer de la órbita.

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