Flotando en caída libre en el Airbus Zero G

Por Irreductible, el 25 febrero, 2010. Categoría(s): astronomia • carrera espacial • ciencia • fisica • flash documental ✎ 22

Todavía hay gente que cree que los astronautas que vemos en la ISS «flotan» porque no hay gravedad. Una creencia bastante común que viene aumentada por el uso del término Zero G o Gravedad Cero que más que aclarar… confunde.

La respuesta a esta confusión es bien sencilla y seguro que ya la conocéis… Los astronautas no «flotan» porque no haya gravedad sino porque están, digámoslo así, «cayendo». Es decir, la Estación Espacial Internacional está orbitando a unos 360 kilómetros de la Tierra y a esa distancia la gravedad es casi idéntica a la que soportamos aquí abajo. Además, si no hubiera gravedad en el espacio ya me diréis qué hace la Luna dando vueltas alrededor de la Tierra, en vez de largarse por ahí sin más…

23 Bruce McCandless

Por tanto y haciendo algunos sencillos cálculos podemos decir que si la ISS de una vuelta completa a la tierra cada hora y media; y la tierra tiene unos 40.000 kilómetros de circunferencia en su ecuador; en realidad los astronautas están viajando y «cayendo constantemente» a una velocidad de 26.666 kilómetros por hora… Esa es la razón de su «flotabilidad» y no la ausencia de gravedad.

En fin, estos párrafos no son más que una pequeña introducción al impresionante video que quería dejaros hoy… Un vuelo en el Airbus Zero G de la ESA dónde comprobar en directo la sensación de los astronautas de la ISS…

Video Youtube Airbus Zero G | 4:14 minutos | Canal ESA

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Archivado en la Sección: Flash Documental
Nota: Esta entrada pertence a la iniciativa del Carnaval de la Física que hoy, 25 de Febrero, estamos celebrando diversos blogs…



22 Comentarios

  1. Se puede explicar mucho más sencillamente diciendo que la gravedad está en equilibrio con la fuerza centrífuga. Eso, exactamente, es estar en órbita.

  2. Estás absolutamente equivocado. Si la estación espacial estuviese cayendo a 26000 Km/h, estando a 360Km sobre la superficie, chocaría contra la superficie en cuestión de minutos. Y lo más importante, seguirías teninedo sensación de gravedad.
    Existen 2 casos nombrados en el artículo en que se consigue gravedad cero:
    1 – La estación espacial. Como bien dijo Yuri, porque está en órbita. O sea, la fuerza centrífuga de la trayectoria circular que describe es equivalente a la fuerza de gravedad generada por la tierra. Resultante: gravedad cero.
    2 – El avión que simula gravedad cero. Lo hace subiendo a mucha altitud y dejándose caer en unha trayectoria ACELERADA! Lo que importa no es la velocidad, sino que el avión cae con una aceleración de 9.81 m/s2 aprox, compensando así la gravedad (que es una acelaración, no una fuerza). Por ello, la gravedad cero se da en el avión desde que comienza la caída, aun cuendo en ese momento tiene poca velocidad.
    Espero haberme explicado.
    Un saludo..

  3. Cayendo? hereje a la hoguera!!
    Fuera de broma, tal como dice Yuri, la atracción gravitatoria y la fuerza centrífuga se compensan, por eso la gravedad (aparente) es cero.

  4. Es curioso, que no hace falta irse muy lejos para sentir un notable descenso de la gravedad.
    Muchas veces, cuando un avión comercial da un descenso constante, ya sea por aproximación al aeropuerto, o por evitar corrientes de aire a cierta altura, se puede sentir, si caminas por el pasillo, como la sensación de peso es mucho menor, cada paso es más ligero.

  5. La opción bestia (pero mucho más barata) es cortar los cables del ascensor. Morirás del impacto, pero durante un instante habrás «sentido» la gravedad cero. 😉

  6. Francisco, lo que sucede en la ISS no es que desaparezca la gravedad, sino que tanto la IIS como los tripulantes sufren 2 fuerza: la de la gravedad, y la centrífuga por la órbita. Se contrarrestan y por eso la SENSACION es de gravedad cero, pero hay gravedad.
    Es precisamente la fuerza de gravedad que la que hace que la ISS, al llevar velocidad, no se escape de la tierra y siga girando en torno a ella.
    Resumiendo, existen las dos fuerzas.

  7. Me parece una explicación de parvulitos lo de la caída.

    Caer implica acercarse al ‘suelo’. Y puesto que la distancia con el ‘suelo’ es siempre la misma no estas cayendo.

  8. @Broker Siento que la explicación te resulte tan sencilla como para calificarla de parvulario. Sin embargo es la explicación que hay…

    Es la misma que dan en:

    LiveScience ( http://www.livescience.com/bestimg/index.php?url=myths_gravity_space2_03.jpg&cat=myths )

    En Physlink ( http://www.physlink.com/Education/AskExperts/ae484.cfm)

    O en español en el Tamiz… http://eltamiz.com/2007/04/27/falacias-en-el-espacio-no-hay-gravedad/ )

    Esa es la explicación física: Están cayendo… Si tienes otra con la que sorprendernos, soy todo oídos… Pero a mí, personalmente, lo de «Caer implica acercarse al suelo» me parece muy flojo…

    Un saludo.

  9. Veamos

    1. La «fuerza» centrífuga no es una auténtica fuerza. Preguntaos sobre cual es la interacción que la produce y rápidamente os responderéis que está causada por el movimiento, con lo cual confirmareis lo que se está exponiendo: no es producto de una interacción entre cuerpos o campos y por tanto no es una fuerza. Es una «fuerza» ficticia que sirve de consuelo para aquellos que «viven» en sistemas de referencia no inerciales. Los físicos llamamos a estos artificios fuerzas de inercia.

    2. La única fuerza que está en juego es la gravedad, que por cierto hace el papel de Fuerza Centrípeta. ¿Qué es una fuerza centrípeta? Para que un cuerpo describa una trayectoria «circular» es necesario que la fuerza neta tenga una componente que apunte al «centro» de dicha trayectoria. En este caso, nuestra amiga la fuerza gravitatoria es la que cumple la dicha misión.

    3. Ciertamente nuestros objetos de interés están cayendo hacia la Tierra «parabólicamente» (por supuesto no se trata de una parábola pero espero que el uso de semejante término oriente la imaginación del lector hacia el ejemplo más intuitivo) como se explica perfectamente en esta magnifica entrada. Lo que ocurre es que como el target de la caída se va curvando también «parabólicamente» (insisto en lo inadecuado e inexacto del uso de la parábola en este problema), el objeto que cae no encuentra nunca a la superficie con la que pretende colisionar. Insisto, la trayectoria no es parabólica, pero todos hemos lanzado una pelota alguna vez ¿verdad? 😀

  10. Hola de nuevo.
    He leído los dos artículos que indicó irreductible.
    El primerio tiene un pequeño error, el segundo uno garrafal.
    En el artículo en inglés dice en un momento que el astronauta que «flota sobre la tierra» está en caída libre. Creo que quiere expresar que el astronauta non tiene ningún punto de apoyo ni medio para generar ningún impulso. Pero non está cayendo.
    En el artículo de el tamiz, siguieron esa idea literalmente, y acabaron por montarse una teoría en la que se fueron liando, hasta que se liaron.

    La órbita que describe la IIS no tiene nada que ver con la forma de la tierra. Si tuviese el tamaño y forma de una silla, la IIS describiría prácticamente la misma órbita.
    La IIS está viajando a una velocidad que se alcanzó cuando la pusieron en órbita. Ya que en el espacio non hay aire que la frene, sigue perpétuamente a esa velocidad. Pero cuando un cuerpo viaja sin que lo sometan a fuerzas, sigue en línea recta, por lo que se alejaría de la tierra. Aquí entra en juego la gravedad. Esta atrae a la ISS deformando su trayectoria. La velocidad de la ISS y la gravedad a la altura en que se encuentra (no es la misma que en la superficie, cuanto más lejos, menor es) están calculadas de manera que la trayectoria describa un círculo (o una elipse) alrededor de la tierra de manera que ni se acerque ni se aleje.
    En la práctica, ya que hai un poquito de atmósfera a esa altura, la ISS se frena muy poco a poco y de vez en cuando tiene que subir un transbordador a darle un empujoncito.
    Pero lo importante es que no cae, porque, como dijo Broker, no se acerca a la tierra.
    Un saludo.

  11. Vamos a ver, si os sirve yo soy físico. Lo dicho por Irreductible es completamente correcto. La ISS está en caída libre.
    La física es la siguiente: para que se de un movimiento circular (como el de la ISS) hace falta una fuerza CENTRÍPETA (es decir, una fuerza que tira hacia el centro de masas.) En este caso la fuerza centrípeta es la gravedad, la misma que te mantiene pegado al suelo es la que tira de la ISS haciendola caer hacia el planeta, pero con una trayectoria circular de radio suficiente como para que no llegue a tocar su superficie nunca.
    Este es una cuestión interesante que ya fue explicada pro el propio Newton cuando explicó la gravedad.
    No he encotnrado el dibujo original de Newton (que he visto en algunos libros de texto), pero el siguiente Link muestra una imagen que es calcada de la de Newton, sólo que moderna: http://www.physast.uga.edu/~jss/1010/ch4/fig5-3.jpg

    Por otro lado la centrífuga es una fuerza ficticia, es la inercia que sufre un cuerpo a consecuencia de la centrípeta. Es lo mismo que cuando vas en un coche y éste acelera: tú notas un empujón hacia atrás… pero ¿estás realmente siendo acelerado hacia atrás? Pues claro que no. Si fuera así no aumentaría tu velocidad hacia delante (junto con el coche, claro).
    Por otro lado, si la centrífuga igualase a la gravedad, entonces la ISS no estaría ligada a la tierra y por tanto la tierra la dejaría atrás en su movimiento de traslación alrededor del Sol.

    Si aún así alguien tiene dudas puedo dar una explicación más detallada. O puede acudir a cualquier libro de texto de física.
    Por otro lado debo decir que la confusión que leo aquí es algo muy extendido. Recuerdo que estando en primerod e carrera un profesor nos preguntó: «¿por qué un satélite en órbita no cae?»
    Las repsuestas de los alumnos de 1º de físicas fueron silencios o las que habéis dicho por aquí. Finalmente el profesor dio la solución: La rpegunta tenía trampa porqué… sí está cayendo. Y dio una explicación muy buena que aquí no tengo espacio para reproducir.
    De nuevo, insisto, si alguien tiene dudas estoy dispuesto a publicar un artículo en mi blog dando un razonamiento detallado (incluso matemático) si lo deseáis, junto con la explicación de este profesor.
    (Irreductible, también te lo ofrezco a ti, aunque estés bien informado, si te interesa 😉 que ya sabes que todo lo que sea divulgación me encanta )

  12. La aceleración es la que le corresponde a la intensidad del campo gravitatorio a esa altura (en módulo):
    g=GM/R^2
    Donde G=6,6*10^(-11) m^3/(kg*s^2)
    (cte gravitación universal)

    M=5,9736*10^(24) kg
    Masa de la tierra

    R=6371000+360000 m
    distancia al centro de la tierra (radio de la tierra+altura de la ISS)

    el resultado es una g=8,79
    (en superficie es g=9,81)

    Por otro lado la velocidad la puedes obtener igualando esta aceleración a la expresión de al aceleración centrípeta. Esta aceleración se caracteriza porque no modifica el módulo de la velocidad (celeridad) si no que lo que varía es la dirección de la velocidad, de tal forma que mantiene a la velocidad (en caso de una órbita circular) perpendicular a la dirección al centro de giro. Dicho de otra manera: la centrípeta hace que la dirección de la velocidad sea tangente a una circunferencia todo el tiempo).
    La aceleración centrípeta se define (en módulo):
    a= v^2/R

    Si igualas a g: g=a es decir:

    GM/R^2=v^2/R

    despejando la velocidad: v=RAIZ(GM/R)=7693 m/s

    Si consultas la wiki sorbe ISS, la velocidad media que figura es 7706 m/s
    Así que para ser un cálculo aproximado, no está mal.

  13. Caer o «caída libre», al menos en el lenguaje de la física, no es acercarse al suelo, y un movimiento circular uniforme es un movimiento acelerado, precisamente porque está cambiando de dirección todo el tiempo, como dice Ahskar.

    La Luna y todo lo que está en orbita está en caída libre.

    Es hasta romántico, la Luna es una piedra que no termina de caer.

  14. Mmm… Cuando veo la luna salir por el Oriente y esconderse por el poniente veo como si en efecto esta cayera por un lado… Incluso se me pierde de vista en el horizonte. Si no volviera a aparecer al día siguiente, juraría que se estrello con la tierra, que desde mi punto de vista parece plana. En efecto, la luna (y la ISS) caen SIEMPRE, y el gran genio de Newton tuvo la astucia de notario hace ya varios siglos.

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Por Irreductible, publicado el 25 febrero, 2010
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