¿ES NULO EL PESO EN ÓRBITA?
Explicación dinámica
Si varios “objetos” “próximos”, uno de ellos podría ser una
persona, están en órbita (ver figura adjunta), sólo pueden
“soportar” una fuerza: la gravitatoria.
Balanza
v
El peso “real” del hombre es la fuerza con que es
Peso
atraído por la masa creadora del campo (en lo que sigue
vamos a considerar a la Tierra). Este peso es igual a m.g, con la
Peso
gravedad correspondiente al “lugar”. Hemos de recordar la ley de Newton de la gravitación
GMm
GM
universal, F = r 2 = mg, donde g = r 2 . (nunca se anula) [G=6,67.10-11 y para la Tierra:
M=5,98.1024 y radio terrestre 6,38.106 ; todo en unidades del S.I.]. Si calculamos algunos valores de
g podemos obtener: en la superficie de la Tierra d 9,8 m.s-2, para 400 km de altura (órbita,
hombre
balanza
aproximada, de la estación espacial internacional)
d
8,7 m.s-2, para 36000 km de altura
(aproximadamente órbita geoestacionaria d0,2 m.s-2 (¡cuidado! no es 0).
En cuestiones como ésta o similares se habla de peso nulo, (de “flotar”), evidentemente nos
estamos refiriendo al peso aparente. Este peso aparente es el que se mide o se nota dentro de ese
dispositivo. Volviendo a la ilustración: para una órbita cualquiera el peso “aparente” es la
interacción con la balanza- ésta es nula [ni el hombre hace fuerza sobre la balanza ni la balanza
sobre el hombre; si existiera esta interacción tendríamos que añadir estas dos fuerzas sobre la
balanza y hombre, respectivamente d dejarían de estar en órbita].
En resumen, todo es cuestión del sistema de referencia o de la definición de peso. Para un
sistema exterior (inercial -no acelerado) si hay peso (ley de Newton), mientras que si el sistema de
referencia es interior (no inercial-acelerado) no hay peso.
Explicación cinemática
Consideremos un móvil en P sometido a cambios de estado en
cuanto a su movimiento. Estos cambios se pueden ver desde O o
desde O’: dos sistemas de referencia diferentes.
P
y'
x'
y
o'
o
x
→
⎯
→ ⎯→
⎯
→∏
∏
OP
=
O
P
+
OO
Observando la figura:
dderivando respecto
→
→ →∏ → →
del tiempo: v = v + v a ( v : velocidad de P vista por o; v ∏ :
velocidad de P vista por o’ ; v a : velocidad de O’ respecto de O -velocidad de arrastre).
dSi derivamos de nuevo con respecto del tiempo obtenemos:
→ →∏ →
a = a + aa
→
→
En la fórmula anterior vemos que las aceleraciones vistas por O, a ; y por O’, a ∏ , no son
→
iguales en el caso de que O’ este acelerado respecto de O ( a a )
En nuestra discusión de peso en órbita: g aparente en órbita (a ∏ ) = g real (a) − gsistema respecto de Tierra (a a )
g aparente = g − g = 0
Las últimas tres ecuaciones enmarcadas, para aa =0, se llaman ecuaciones de transformación de
Galileo, y los sistemas de referencia que las cumplen, INERCIALES
ES “MEJOR” USAR SISTEMAS DE REFERENCIA NO ACELERADOS (inerciales)
0
