Nuestra intuición nos dice que, si la Tierra rota tan velozmente, al dar un salto lo suficientemente alto sobre ella, el punto de salto se alejaría de nosotros.
La superficie de la Tierra rota a unos 450 m/s en el Ecuador, 2 veces la velocidad media de un 747. Entonces, ¿por qué no hay ninguna aerolínea ofreciendo baratos deslizamientos a destinos seleccionados?
La razón se debe a que los objetos que hay en nuestra atmósfera comparten la rotación del planeta. Cuando un helicóptero despega verticalemente, por ejemplo, se lleva con él la velocidad de avance, de manera que se mantiene la relación con el terreno.
La primera ley de Newton permite profundizar en los entresijos de la inercia. Galileo fue el que enunció que un sistema o conjunto que se mueve a una velocidad constante tiene las características de un sistema en reposo. Por eso en un tren a velocidad constante nos podemos mover libremente como si estuvieramos en tierra. Y también una mosca puede volar por el interior del tren sin verse obligada a acelerar a la velocidad del tren.
Podría conseguirse alguna mejora si nos eleváramos tanto que penetrásemos en las correintes de aire de gran altitud generadas por la presión atmosférica.
Estas corrientes soplan a más de 180 km/s en relación con la superficie de la Tierra.
De hecho, este efecto fue el que permitió que el multimillonario y aventurero Steve Fossett conseguiera, en 2002, dar la vuelta al mundo en globo sin necesidad de propulsión ni ningún tipo de ayuda en sólo 13 días. Lo hizo partiendo de Northam (Australia) el 19 de junio de 2002 y regresando el 2 de julio de ese mismo año.
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Comentarios
Osea que mirado desde el espacio y sin estar afectado por ninguna fuerza, suponiendo que se aprecia, al tirar un objeto para arriba este haría un trayecto obviamente curvo, pero que curva seria? se me ocurre algo pero me traiciona un poco la imaginación... Y si se tomara en cuenta la velocidad de traslación, estoy errado si digo que la trayectoria seria acercándose a un rulito? o como espiral? Buen articulo, este tipo de cosas son las que me entretienen todo el tiempo, observar y deducir las cosas de la física cotidiana :P
Todos los tiros son parabólicos.
Ah claro, entonces por eso, si disparas un fusil al cielo, perfectamente perpendicular, no tienes ninguna posibilidad de que la bala te caiga en el ojo (o dentro del cañón del fusil)
Con excepción de aquéllos en los que se le imprime alguna clase de efecto al móvil. Como por ejemplo, cuando se lanza un globo hinchado con un peso dentro, que hace que su centro de masas varíe y el globo hace cosas extrañas al ser lanzado.
¿Lo de "no tiene ninguna posibilidad" es ironico? Es que realmente no estoy muy seguro xD.
Claro pero me refiero desde la óptica desde fuera de la tierra, obvio que termina siendo casi imposible de determinar la trayectoria exacta si se toma e cuenta cada mínima interacción (o no tan mínima teniendo en cuenta las velocidades a las que gira la tierra sobre si misma y alrededor del sol). Pero bueno la física que usamos mayormente se refiere a todo lo que ocurre dentro de este sistema, así que esos otros movimientos no son tomados en cuenta (hablando de ramas generales, obvio que si son tomados en cuenta para otras cosas)
Tiro parabólico en caso de que el movimiento lo mires desde una referencia fija a la Tierra, que no es lo que pregunta Francisco García Bailez.
Si lo miras desde una referencia fija, por ejemplo al Sol, desde donde apreciaras tanto la rotación de la Tierra como la translación de la misma, tendrías que sumarle, a ese tiro parabólico (generado por una fuerza de gravedad terrestre) la aceleración inducida por el giro de la Tierra sobre si misma más la aceleración de la translación del centro de la Tierra (y la propia Tierra entera) alrededor del Sol (despreciando tanto la atracción gravitatoria solar y lunar -que en trayectorias de satélites de alta órbita tienen que ser consideradas-.)
El tiro parabólico lo obtienes a partir de imponer una aceleración al movimiento de valor -g en dirección radial al centro de la Tierra (o en la dirección vertical, sentido negativo, si supones una Tierra plana con referencia fijada al suelo.) Si el movimiento lo estudias desde "más fuera", la aceleración aplicada sobre el objeto será más compleja y tendrá varias componentes:
la considera anteriormente (-g en sentido radial y hacia el centro de la Tierra). También llamada acerleración relativa.
la debida a la translación terrestre, que tendrá ahora otro sentido radial (el correspondiente al Sol como centro), en sentido contrario a dónde se encuentra éste y de valor la velocidad angular del giro de la Tierra alrededor del Sol, al cuadrado, y multiplicada por la distancia Tierra-Sol. También llamada aceleración de arrastre.
la debida a la rotación del Sol, que tendrá un valor próximo al producto de la velocidad de rotación de la Tierra sobre si misma -cuidado porque esta es una velocidad de rotación distinta a la del párrafo anterior- por la radio-vector que une el centro de la misma con el objeto, en caso de que estemos cerca del Ecuador. Su sentido será, también aproximadamente hacia el Este (fuera del Ecuador las cosas se complican y hay que hacer los números.) Esta es conocida como aceleración de Coriolis.
Sumando esta tres aceleraciones e integrándolas dos veces se obtiene la trayectoria resultante, que puede ser muy variopinta ya que depende de:
1- La velocidad de lanzamiento del objeto 2- Lugar desde el que se lanza y 3- Sentido y dirección con la que se lanza.
PD: la aceleración aplicada sobre el objeto lanzado es siempre la misma independientemente del sistema de referencia desde el que hagas el estudio (para eso están las fuerzas de inercia, para hacerlo todo compatible.) Lo que suele cambiar de un estudio del movimiento a otro es el número de hipótesis que imponemos al mismo.
Si estudiamos el lanzamiento hacia arriba de una pelota con nuestras propias manos, considerar la acción de la rotación y translación terrestre influenciará en la trayectoria seguida, pero en un orden pequeñísimo (no creo que fuera, ni siquiera medible.) Ahora bien, si lanzas un satélite a una MEO (Medium Earth Orbit) o una HEO (High Earth Orbit) y no consideras estas contribuciones, vas dao.
Dada una curva (con las bendiciones analíticas necesarias), puedes encontrar un centro de referencia tal que el movimiento que observes sea descrito por dicha curva. Y esto es una consecuencia del teorema de existencia y unicidad de las Ecuaciones diferenciales.
@ antonio_gs (comentario 17)
Lo que has puesto en 17 tendrá utilidad matemática pero físicamente hablando...bastante poca.
Si se considera esta condición variacional se podría decir que todos los movimientos en caida libre son parabólicos, lineales, exponenciales, según un logaritmo (con x>0, claro está.) o lo que se te ocurra escribir en ese momento (analíticamente hablando.)
A lo que yo me refiero y que va en relación a lo apuntado por ti en 6 de que "todos los tiros son parabólicos", es lo siguiente. Cuando te ligas a tierra (referencia natural) para estudiar el movimiento, considerando sólo la fuerza gravitatoria, la trayectoria obtenida para un objeto lanzado hacia arriba es una parábola. Si consideras todas las acciones presentes en realidad (no sólo las gravitatorias), dejas de obtener una parábola.
Estas "acciones" adicionales a la gravedad te impedirían aterrizar y despegar en el mismo sitio con un helicóptero que sólo se mueve verticalemente, excepto cuando lo haces en los puntos de la Tierra por los que pasa el eje de rotación de la misma. Lo mismo ocurriría con una bala disparada verticalemente (para Cheno, te daría en el ojo si estuvieras en el polo Norte o en el Polo Sur, porque en esos puntos la acción de rotación terrestre sobre proyectiles lanzados verticalemente se hace nula)
Tampoco es cuestión de poner la referencia en un sitio tal que, la trayectoria obtenida tenga la forma que a mi me dé la gana (que gustirrinín matemático si que da, pero físicamente podría complicar las cosas.)
para Kleiser: bueno, alguna posibilidad de que la bala caiga dentro del cañón del fusil sí habrá, un viento con la intensidad y dirección adecuadas ayudaría, jeje, y también que la bala esté de punta al llegar al ojo del cañón XDD
supones bien, esta idea ya se le ocurrió al magnifico Nikola Tesla, quería construir un "cinturón" en el ecuador del globo terráqueo, y por supuesto gratuito.
seran 180m/s no? 180km/s son 648000km/h. Gracias por leer mi e-mail Sergio!
Curioso artículo, la verdad es que la idea de hacer esos viajes es bastante original, aunque esté equivocada. A mí también me gustan este tipo de artículos que te hacen pensar un poco antes de darte la respuesta (ahora que lo pienso, sería una buena idea que recuperaras la sección Quiz Genciencia Sergio, me gustaban bastante los artículos de ese tipo, bastante parecidos al de hoy).
y de cuanto hablamos? yo todavia no lo puedo creer.
He puesto el mismo comentario en meneame, lo pongo aquí por si al autor quiere debatir:
Sí se puede viajar aplicando fuerza en la dirección contraria a la gravedad.
Haremos un estudio visto desde la física elemental para demostrarlo(soy estudiante física): - Suponemos que el helicóptero solo aplica fuerza en dirección contraria a la de la gravedad. - Despreciamos el rozamiento con el aire y demás corrientes.
Casos posibles:
- El helicóptero hace la misma fuerza que la de la gravedad, es decir, se anulan, caso de las llaves que decían por ahí arriba, el helicóptero se sale de la tierra rectilineamente. Si en cualquier momento posterior decide apagar los motores caería de nuevo a la Tierra en un punto distinto del despegue.
- El helicóptero hace menos fuerza con sus aspas que la fuerza de la gravedad, pero la justa para que la resta de las dos fuerzas sea la necesaria para mantenerse en órbita. Aplicando el concepto de aceleración centrípeta la aceleración resultante del helicóptero debe ser de -0,033m/s, es decir, debe aplicar un 99,65% de la fuerza terrestre en dirección contraria para no alejarse del punto de despegue.
- Si la fuerza es menor que en el caso anterior no despega
- Si es mayor se producirían casos parecidos al primero, el helicóptero entraría en una especie de órbita donde podemos aplicar el concepto de apago motores en el momento oportuno y aterrizo en lugar distinto.
Mmm si claro y suponemos que la Tierra dejar de girar en el momento del despegue del helicoptero ¿no? Porque para "quedarse estatico en el aire" tendria que compensar primero la velocidad inicial que lleva como consecuencia de despegar desde la superficie terrestre...Y despreciar el rozamiento del aire es mucho despreciar en este caso. Compensar la fuerza de la gravedad solo le serviria para no caer hacia la Tierra, pero aunque lo consiga su velocidad respecto a un punto de la superficie será la misma que llevaba en inicio.
Ten en cuenta que cuando el helicóptero despega tiene ya asociada una velocidad horizontal (tangencial sería) que comparte con la rotación de la tierra, luego no se puede hacer a no ser que lo saques al espacio para evitar el rozamiento, y entonces tendrías el primer helicíotero-satélite.
Además, nadie se acuerda de que pasa cuando estamos en un sistema de referencia no inercial en rotación... xD Mi amigo Coriolis!, luego el tipo que lo hizo en globo me imagino que tendría cierto control corrigiendo el rumbo.
Saludos.
Muy interesante tú artículo, pero me surgen algunas dudas un poco contradictorias con lo que aqí mencionas (es más desconocimiento que crítica).
Entonces, ¿por qué no se rige el mismo principio con el péndulo de Foucault o el efecto Coriolis?
Si que rige, pero la acción de estas aceleraciones sobre un helicóptero sin camufladas por la presencia de las fuerzas ya mencionadas: la de la gravedad y la de empuje de las aspas, control de las superficies para el movimiento, etc...
Para notar estas acciones se tiene que realizar el experimento con algo que no tenga impulso autónomo, como por ejemplo, una bala de cañón lanzada en sentido vertical (al principio del lanzamiento si es impulsada por la pólvora pero durante el resto del movimiento la caida es libre -sólo actúa la gravedad-). En este caso verías que la bala no sube, llega a altura máxima y luego cae en el mismo sitio (en la propia boca del cañón), sino que al subir se desvía un poco y al bajar otro poco.
Esto es debido a las aceleraciones de coriolis que impone el propio movimiento de giro terrestre (no tendría nada que ver con la presencia de rozamiento con el aire ni nada parecido)
Todas estas acciones son universales, clásicamente hablando, por tanto siempre están presentes. Otra cosa es que las condiciones del experimento permita apreciarlas o no.
Y a lo que yo me refiero, Abrazafarolas #18,
Es a qué es eso de la realidad. Porque mi comentario no tenía ánimo de tocar las narices, sino de mirar los fenómenos con una perspectiva abierta y sin prejuicio, en cambio eso de "gustirrinín matemático" no sé por qué me huele que tiene una poca de enjundia, que a lo mejor no y en ese caso te pido perdón por la suspicacia, pero ya te digo, me huele a matemático-fobia.
No, no. No quiero que se malinterpreten mis palabras, asi que lo aclaro. No hay nada de matematico-fobia en mis intenciones, en todo caso, todo lo contrario. Si alguien lo ha podido interpretar asi, aqui aclaro que esa no era mi intención ni de lejos.
Las matemáticas, como lenguaje de la naturaleza, nos han proporcionado tantos avances como la propia observación y experimentación a la hora de poder explicar un fenómeno.
A lo que yo hacía referencia es a lo siguiente:
Si estudiamos el movimiento que se desarrolla durante un lanzamiento con las hipótesis (fuerzas gravitatorias presentes y fuerzas de inercia -debidas a la rotación de la Tierra- no presentes) que nos proporcionan como resultado una trayectoria parabólica, obtendremos también que, subiendo y bajando con un helicóptero nos encontraremos como lugar de aterrizaje el mismo que habíamos utilizado para el despegue.
Ahora bien, su usamos todas las fuerzas presentes en el movimiento del tiro y en el del helicóptero (gravitatorias y de inercia), ni la trayectoria será parabólica ni el helicóptero aterrizará en el lugar del que despegó.
Sólo quería aclarar eso, por eso tomaba bastante importancia el decir que todos los tiros son parabólicos.
Estas afirmaciones sólo son aplicables en el caso de que usemos una referencia ligada al suelo (donde se puede ver el tiro parábolico con sólo gravedad y el ida y vuelta verticalmente perfecta del helicóptero)
No quería añadir ningun tonillo a mi comentario, si lo has interpretado asi antonio_gs, lo siento.
¿Podríamos dar la vuelta al mundo mediante el efecto de ascender en helicóptero y esperar a que el lugar del destino si sitúe bajo nosotros?
Sí.
ah si?
y entonces porque las líneas aéreas no hacen eso? se ahorrarían mucho combustible (todo el necesario para avanzar)
Es más, con globo aerostático se ahorrarían el tener aviones (artefactos extremadamente caros)
Perdona que te corrija, pero la respuesta es NO.
PD: todo esto sino se usa el truquito de las corrientes de chorro
Lo siento, soy muy literal, lee nuevamente la pregunta. No digo que sea rentable. Me reafirmo. Sí se puede.
Que dificil es esto. Una persona quieta digamos es arrastrada por el movimiento de la tierra alrededor de su eje. Luego sumamos el movimiento orbital alrededor del sol. Este a su vez "arrastra" todo el sistema en el brazo de la galaxia, la que a su vez también se mueve en alguna dirección. Y hasta acá llega mi imaginación. Me mareo de tanto movimiento sin mover un músculo!
Sí. Por lo que se sabe, las galaxias se agrupan en cúmulos, que conforman una compleja red a lo largo y ancho del universo. Dicha red es dinámica, también se mueve. El problema es identificar un punto de referencia... Todo se mueve.
Este magnífico post me ha hecho recordar a Arthur C. Clark y su novela "Canticos de la lejana tierra". En ella Clark imagina algo que podría ser el antihelicóptero de este post. La nave que lleva los restos de la humanidad en busca de un nuevo hogar se establece en órbita estacionaria sobre el ecuador de un planeta similar a la tierra y para bajar y subir desde la nave a tierra tiran un cable que la une con la superficie del planeta. Este cable hace de montacargas por donde suben y bajan. ¿Consideráis que esto tiene alguna posibilidad de ser realidad alguna vez?. Hay que tener en cuenta que la masa de la nave nodriza es enorme, creo que transportaba más de un millón de humanos, por lo que la fuerza que el cable pueda ejercer sobre ella es relativamente pequeño.
No sé si se logrará pero, se están descubriendo nuevos materiales increíblemente resistentes.
La NASA está aportando grandes sumas para la investigación del "Ascensor Espacial". Un tal Edwards (del Instituto de Investigación Científica, de Virginia) tiene un diseño basado en cables compuestos por nanotubos de carbono (tremendamente resistentes).
De hecho algunos se aventuran a decir que se usarán rutinariamente de aquí en un par de generaciones...
Yo no lo tengo tan claro.
Muy interesante el artículo
Recuerdo que alguien formuló esa pregunta en secundaria a lo que el profesor dio una respuesta similar a la que ofreces y también dijo que cuando se sale al espacio exterior al abandonar las condiciones físicas terrestres el cuerpo de un humano o de cualquier mamifero sufre de éstos cambios y que se ha descubierto, aunque no es información verídica que el proceso de envejecimiento se altera en sentido de relentizarse al no estar en la tierra
Al estar en el espacio se pierde masa muscular, y se descalcifican los huesos debido a la ingravidez. Los rayos cósmicos son muy dañinos a nivel molecular.
En cuanto el tema del envejecimiento, supongo que tu profesor hacía referencia a la Relatividad General de Einstein. Según sus reglas (E=mc2) una persona sometida a una fuerza de gravedad "envejece más lentamente". Lo mismo pasa con la velocidad. Si te desplazas a más velocidad que otro cuerpo, "envejeces" más lentamente; tu reloj iría más lento. Pero para notar estos efectos, hay que superar eventos límites.
La gravedad ha de ser la de las proximidades de un agujero negro supermasivo. En caso de preferir velocidad, ha de ser cercana a la de la luz.
El problema es usar como ejemplo la palabra envejecer, da malos entendidos. Se trata del tiempo, pasa a cámara más rápida o cámara más lenta. Si "mi tiempo" discurre más lentamente, envejeceré más tarde respecto a los que les discurre más rápido. A eso es a lo que se refiere.
He de recordarte de Einstein que gracias a su famosa fórmula funcionan los GPSs (entre muchas otras aportaciones). Con ella se recalibran los satélites para compensar el tiempo que ganan al estar en órbita (los relojes de los satélites se adelantan 38 microsegundos al día, que se traducen en decenas de metros de error del GPS).
Lo de la mosca nunca me ha cuadrado. Porque nosotros sí que estamos en contacto con el suelo del tren. ¿Pero porque una mosca que se mantiene suspendida en el aire no se va hacia atras cuando el tren avanza? ¿Si está volando cómo alcanza esa supuesta velocidad 0 del tren?
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