¿Puede describir la ingravidez en los satélites y el sistema libre de gravedad?

Ingravidez en órbita

Los astronautas en órbita terrestre no tienen peso por las mismas razones por las que los pasajeros de un parque de atracciones en caída libre o un ascensor en caída libre no tienen peso. Son ingrávidos porque no hay una fuerza de contacto externa que empuje o tire de su cuerpo. En cada caso, la gravedad es la única fuerza que actúa sobre su cuerpo. Al ser una fuerza de acción a distancia, no se puede sentir y, por lo tanto, no proporcionaría ninguna sensación de su peso. Pero seguro, los astronautas en órbita pesan algo; es decir, hay una fuerza de gravedad que actúa sobre su cuerpo. De hecho, si no fuera por la fuerza de la gravedad, los astronautas no estarían orbitando en movimiento circular. Es la fuerza de la gravedad la que suministra el requisito de fuerza centrípeta para permitir la aceleración hacia adentro que es característica del movimiento circular.La fuerza de la gravedad es la única fuerza que actúa sobre su cuerpo. Los astronautas están en caída libre. Al igual que el jinete del parque de atracciones que cae y el jinete del ascensor que cae, los astronautas y sus alrededores están cayendo hacia la Tierra bajo la única influencia de la gravedad. Los astronautas y todo su entorno, la estación espacial con su contenido, están cayendo hacia la Tierra sin chocar contra ella. Su velocidad tangencial les permite permanecer en movimiento orbital mientras la fuerza de la gravedad los empuja hacia adentro.Los astronautas y todo su entorno, la estación espacial con su contenido, están cayendo hacia la Tierra sin chocar contra ella. Su velocidad tangencial les permite permanecer en movimiento orbital mientras la fuerza de la gravedad los empuja hacia adentro.Los astronautas y todo su entorno, la estación espacial con su contenido, están cayendo hacia la Tierra sin chocar contra ella. Su velocidad tangencial les permite permanecer en movimiento orbital mientras la fuerza de la gravedad los empuja hacia adentro.

Muchos estudiantes creen que los astronautas en órbita no tienen peso porque no experimentan una fuerza de gravedad. Entonces, suponer que la ausencia de gravedad es la causa de la ingravidez experimentada por los astronautas en órbita sería una violación de los principios del movimiento circular. Si una persona cree que la ausencia de gravedad es la causa de su ingravidez, entonces esa persona tiene dificultades para encontrar una razón de por qué los astronautas están orbitando en primer lugar. El hecho es que debe haber una fuerza de gravedad para que haya una órbita.

Uno podría responder a esta discusión adhiriéndose a un segundo concepto erróneo: los astronautas no tienen peso porque la fuerza de la gravedad se reduce en el espacio. El razonamiento es el siguiente: "con menos gravedad, habría menos peso y, por lo tanto, se sentirían menos que su peso normal". Si bien esto es parcialmente cierto, no explica su sensación de ingravidez. La fuerza de gravedad que actúa sobre un astronauta en la estación espacial es ciertamente menor que en la superficie de la Tierra. ¿Pero cuanto menos? ¿Es lo suficientemente pequeño para dar cuenta de una reducción significativa de peso? ¡Absolutamente no! Si la estación espacial orbita a una altitud de aproximadamente 400 km sobre la superficie de la Tierra, entonces el valor de g en esa ubicación se reducirá de 9,8 m / s / s (en la superficie de la Tierra) a aproximadamente 8,7 m / s / s.Esto haría que un astronauta que pesa 1000 N en la superficie de la Tierra se reduzca a aproximadamente 890 N cuando esté en órbita. Si bien esto es ciertamente una reducción de peso, no explica las sensaciones absolutamente ingrávidas que experimentan los astronautas. Sus sensaciones absolutamente ingrávidas son el resultado de haber "arrancado el piso de debajo de ellos" (por así decirlo) mientras caen libremente hacia la Tierra.

Otros estudiantes de física creen que la ingravidez se debe a la ausencia de aire en el espacio. Su concepto erróneo radica en la idea de que no hay fuerza de gravedad cuando no hay aire. Según ellos, la gravedad no existe en el vacío. Pero este no es el caso. La gravedad es una fuerza que actúa entre la masa de la Tierra y la masa de otros objetos que la rodean. La fuerza de la gravedad puede actuar a grandes distancias y su efecto puede incluso penetrar a través y dentro del vacío del espacio exterior. Quizás los estudiantes que son dueños de este concepto erróneo están confundiendo la fuerza de la gravedad con la presión del aire. La presión del aire es el resultado de las partículas de aire circundantes que presionan sobre la superficie de un objeto en cantidades iguales desde todas las direcciones. La fuerza de la gravedad no se ve afectada por la presión del aire.Mientras que la presión del aire se reduce a cero en un lugar sin aire (como el espacio), la fuerza de la gravedad no se vuelve 0 N. De hecho, la presencia de un vacío da como resultado la ausencia de resistencia del aire; pero esto no explicaría las sensaciones de ingravidez. Los astronautas simplemente se sienten ingrávidos porque no hay una fuerza de contacto externa que empuje o tire de su cuerpo. Están en un estado de caída libre.

Cuando el satélite cae libremente en el espacio, todo dentro de este sistema en caída libre parecerá ingrávido y esta condición se conoce como ingravidez .

Como la nave espacial está acelerando hacia el centro de la Tierra en todo momento, ya que da vueltas alrededor de la Tierra. Por lo tanto, no se requiere fuerza para sujetar esta nave espacial. "Un sistema en el que no se requiere fuerza para sostener un objeto en caída libre se llama" sistema libre de gravedad "     

Cuando un satélite cae libremente en el espacio, todo dentro de este sistema en caída libre parecerá ingrávido. No importa dónde esté el objeto, si cae bajo la fuerza de atracción de la tierra, el sol o alguna estrella distante.

Como el satélite terrestre es un objeto en caída libre, la afirmación puede resultar sorprendente al principio, pero se ve fácilmente que es correcta, considerando el comportamiento de un proyectil disparado paralelo a la superficie horizontal de la tierra en ausencia de fricción del aire. Si el proyectil se lanza a velocidades sucesivamente mayores, entonces durante su caída libre a la tierra, la curvatura de la trayectoria disminuye al aumentar la velocidad horizontal. Si el objeto se lanza lo suficientemente rápido en paralelo a la tierra, la curvatura de su trayectoria coincidirá con la curvatura de la tierra.

La nave espacial está acelerando hacia el centro de la Tierra en todo momento ya que da vueltas alrededor de la Tierra. Su aceleración radial es simplemente g, la aceleración de caída libre. De hecho, la nave espacial está cayendo hacia el centro de la tierra, debido a la forma esférica de la tierra; nunca llega a la superficie de la tierra. Dado que la nave espacial está en caída libre, todos los objetos dentro de ella parecen ser ingrávidos. Por lo tanto, no se requiere fuerza para sostener un objeto que cae en el marco de referencia de la nave espacial o satélite. Tal sistema se llama sistema libre de gravedad.

http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-4/Weightlessness-in-Orbit

Ingravidez en órbita

Los astronautas en órbita terrestre no tienen peso por las mismas razones por las que los pasajeros de un parque de atracciones en caída libre o un ascensor en caída libre no tienen peso. Son ingrávidos porque no hay una fuerza de contacto externa que empuje o tire de su cuerpo. En cada caso, la gravedad es la única fuerza que actúa sobre su cuerpo. Al ser una fuerza de acción a distancia, no se puede sentir y, por lo tanto, no proporcionaría ninguna sensación de su peso. Pero seguro, los astronautas en órbita pesan algo; es decir, hay una fuerza de gravedad que actúa sobre su cuerpo. De hecho, si no fuera por la fuerza de la gravedad, los astronautas no estarían orbitando en movimiento circular. Es la fuerza de la gravedad la que suministra el requisito de fuerza centrípeta para permitir la aceleración hacia adentro.que es característico del movimiento circular. La fuerza de la gravedad es la única fuerza que actúa sobre su cuerpo. Los astronautas están en caída libre. Al igual que el jinete del parque de atracciones que cae y el jinete del ascensor que cae, los astronautas y sus alrededores están cayendo hacia la Tierra bajo la única influencia de la gravedad. Los astronautas y todo su entorno, la estación espacial con su contenido, están cayendo hacia la Tierra sin chocar contra ella . Su velocidad tangencial les permite permanecer en movimiento orbital mientras la fuerza de la gravedad los empuja hacia adentro.

Un volante tiene la forma de un disco circular uniforme de radio 1 masa de forma 2 kg trabajo realizado en el volante para aumentar su frecuencia de rotación
de 5 rev / seg a 10 rev / seg.

Cuando un satélite cae libremente en el espacio, todo dentro de este sistema de caída libre parecerá ingrávido. No importa dónde esté el objeto, si cae bajo la fuerza de atracción de la tierra, el sol o alguna estrella lejana. Considere el comportamiento de un proyectil disparado paralelo a la superficie horizontal de la tierra en ausencia de fricación del aire. Si el proyectil se lanza a una velocidad sucesivamente mayor, entonces durante su caída libre a la tierra, la curvatura de la trayectoria disminuye al aumentar la velocidad horizontal.

Si el objeto se lanza lo suficientemente rápido en paralelo a la tierra, la curvatura del camino coincidirá con la curvatura de la tierra. De esta manera, la nave espacial simplemente rodeará la Tierra. La nave espacial está cayendo hacia el centro de la tierra. Todo el tiempo, pero la curvatura de la tierra evita que la nave espacial golpee. Dado que la nave espacial está en caída libre, todos los objetos dentro de ella parecerán ingrávidos. Por tanto, no se requiere fuerza para sostener un objeto que cae en el marco de referencia de la nave espacial o los satélites.