Peso en órbita orbita

¿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)