Velocidad de escape
Si tiras una piedra al aire, ésta volverá a caer debido a la fuerza gravitatoria de la Tierra. Si la tiras más fuerte, irá más lejos. ¿Existe alguna velocidad a la que la piedra ya no pudiera volver?
Si tiráramos la piedra más y más fuerte llegaría un momento en que cuando quisiera caer se encontraría con la curvatura de la Tierra y permanecería en una constante caída (como le sucede a la Luna). Aun así, todavía la piedra no ha escapado del campo gravitatorio terrestre. Escaparía cuando lo hiciera de manera que ya no volviera más y no trazara órbitas cerradas alrededor de la Tierra.
Esa velocidad existe y es muy conocida por los físicos. Se llama velocidad de escape. Es una velocidad tal que el campo gravitatorio de la Tierra no puede retener nada.
Deducida de las leyes de Newton, la velocidad de escape es proporcional a la raíz cuadrada de la masa (de la Tierra en nuestro caso), dividido por la raíz cuadrada del radio (de la Tierra). A mayor masa, mayor velocidad de escape y a mayor radio menor velocidad.
¿Es mucho? ¿es poco? ¿tendrías suficiente potencia en el brazo para poder lanzar la piedra a esa velocidad?. Sustituyendo valores (la masa y el radio de la Tierra) resulta que para nuestro planeta la velocidad de escape es de 11,2 km/s. Así que dudo mucho que alguien sea capaz de hacerlo con el brazo.
Podemos sacar más jugo a este concepto. ¿Cuál sería la velocidad de escape de la Luna? Pues haciendo números sale 2,4 km/s. Este dato es muy interesante, pues explica por qué no hay atmósfera lunar: las moléculas adquirirían fácilmente velocidades superiores a las de escape y la Luna no podría retenerlas. En la Tierra eso es lo que sucede con las moléculas más ligeras, como las de hidrógeno o las de helio, pero no sucede con las demás. Por ello tenemos atmósfera, pero no encontramos Hidrógeno ni Helio en la misma.
¿Y la velocidad de escape del Sol? Aplicando su radio y su masa sale de unos 620 km/s. Con esta velocidad tan elevada ni siquiera el hidrógeno ni el helio pueden escapar. El Sol contiene hidrógeno y helio que son necesarios para producir la fusión nuclear. Esta es una buena manera de conocer si las teorías que predicen la velocidad de las partículas en un gas son correctas y, ¿sabéis una cosa?: encajan perfectamente.
No deja de ser curioso que la masa y el radio de un planeta o estrella influyan e incluso puedan determinar la composición de su atmósfera. Y no deja de ser curioso que gracias a todo esto nosotros existamos.
¿Qué pasaría si existiera un cuerpo con una masa muy grande y un radio muy pequeño? Imaginemos un cuerpo de estas características. Su velocidad de escape podría crecer hasta una velocidad altísima. Incluso podría llegar a ser la velocidad de la luz. En un cuerpo de estas características ni siquiera la luz podría escapar de su campo gravitatorio. Aunque emitiera luz quedaría atrapada y no podría salir. Sería un objeto con una masa enorme y un radio muy pequeño que no emitiría luz. Tendríamos entonces lo que se conoce como un agujero negro. Conociendo la masa, y la velocidad de escape podemos deducir el radio que tendría que ocupar la estrella o el planeta para serlo. En el caso de la Tierra se convertiría en un agujero negro si toda su masa se concentrara en una esfera de … 2 cm de diámetro.
Impresionante, ¿no?.
El día 14 de abril de 2005 a las 12:48
Hola Omalaled, ante todo, enhorabuena por tu diario sobre historia de la ciencia, me parece excelente. Sobre tu explicación de la velocidad de escape, está muy bien. Me gustaría que nos enviáramos mails con los nuevos pensamientos y cosas que vayan surgiendo. Yo tengo un blog que empecé hace muy poco, por fin he encontrado algún lugar donde postear mis pensamientos e ideas. Te invito a que me aconsejes sobre él.
http://angelalberich.blogspot.com
Ángel Alberich
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación.
Valencia
El día 14 de abril de 2005 a las 12:49
No te he dado mi correo anteriormente:
[email protected]
El día 14 de abril de 2005 a las 17:48
Em sembla recordar que Newton va enraonar una cosa semblant per determinar la influència de la força de gravetat sobre un cos, és a dir, ell va pensar, si disparo una bala de canó caurà a una distància X en funció de la velocitat de sortida, si incremento la velocitat la distància serà un X major.. a quina velocitat hauria de disparar una bala de canó per tal que no caiguès mai? XD Per cert, si algú fa el ruc i suposem que té una massa de 8 N com de forta a de ser la patada per tal que abandoni l’òrbita terrestre? XD
Ah! Sembla que hi ha una nova teoria sobre els forats negres, però encara no he indagat res al respecte.
El día 15 de abril de 2005 a las 11:47
Hola.
Hi ha una cosa que no acabo d’entendre de la velocitat d’escapament.
Estic d’acord en el que dius de la velocitat a la que hauria de llençar una pedra per a que escapés de l’atracció de la Terra.
Peró el que no acabo d’entendre és això dels coets espacials. Si jo fés un projectil que pujés amb velocitat constant, diguem 1 m/s, no veig per qué no pot fugir de la gravetat terrestre.
De fet, aquesta és una de les coses que em vaig quedar sense entendre quan era estudiant.
Salut!, V.
El día 15 de abril de 2005 a las 17:39
En primer lugar, gracias a todos por los comentarios. Es redrescante saber que a uno le leen.
Angel: gracias, te escribo a tu correo privado.
Voltaire-: és exactament és que va pensar en Newton i va deduïr el que la Lluna quèia sobre la terra (em sembla que eren 21 cm per segon o quelcom per l’estil).
Víctor: si fas això has de comunicar força de manera contínua; d’altra manera caurà. Sempre necessitaràs el motor. La velocitat d’escapament és tal que sense aplicar força, la Terra no pot tornar-te a atrapar. Una altra cosa és còm has aconsseguit aquesta velocitat. Si ho entens ara, em dedicarè a professor
Salut a tothom.
El día 18 de abril de 2005 a las 08:57
Hola de nou.
La veritat és que no m’ha quedat gaire clar, doncs dius el mateix que he dit jo.
Com es troba aquest valor de 11’2 km/s?
Salut, V.
El día 18 de abril de 2005 a las 11:23
Compta, Víctor. Tú necessites el motor per fer pujar el projectil a 1 m/s. Amb motors pots fer el que vulguis. Jo dic que escapa degut a que porta molta velocitat, i sense motor (aquest és el punt important).
Es dedueix de les equacions de Newton. Es planteja enviar un cos a l’infinit amb energia cinètica nul·la. El que resulta és:
V = (2GM/R)^1/2
On G és la constant de la Gravitació Universal, M la masa de la Terra i R el Radi.
Salut!
El día 18 de abril de 2005 a las 12:46
Hola de nou. Ara ja veig d’on surt aquest resultat. I tal com he dit, i tu m’has confrmat, amb un motor que em faci anar el projectil a una velocitat constant (afegeix: o amb acceleració) cap amunt puc fer el que vulgui.
Però em continua despistant el que dius al cinqué paràgraf del text amb alló de que:
“No obstante, las naves lanzadas hace años que se alejan del Sistema Solar sí tuvieron que superar esa velocidad”
Si hem quedat que amb un motor puc fer el que vulgui… qué té a veure la velocitat d’escapament?
Salut, V.
El día 18 de abril de 2005 a las 12:58
Hola de nou.
Per a que quedi més clara la meva pregunta anterior intentaré resumir-la:
Tenint en compte que els coets tenen motor. Per qué els coets han de superar la velocitat d’escapament?
Salut, V.
El día 18 de abril de 2005 a las 19:24
Hola Víctor, et compliques massa l’existència, jo feia igual, el tema és més fàcil que això, la velocitat d’escapament és la velocitat inicial a la que ha d’anar un objecte per poder abandonar la força d’atracció de la terra, ja que la gravetat el que fa és primer frenar l’ascens i després fer tornar l’objecte.
Si tires una pedra cap a munt a menys de 11,2 km/s en algun lloc del seu recorregut pararà i la gravetat de la terra la farà tornar, en canvi a 11,2 km/s no s’aturarà i mai més la tornaràs a veure XD
El día 18 de abril de 2005 a las 23:37
Benvolgut Voltarie, el tema de la pedra ja ha quedat clar uns quants posts abans. Estic parlant del tema dels coets.
Salut, V.
El día 19 de abril de 2005 a las 11:56
Sí. Pensa que el combustible s’esgota. Aquestes naus, mentre s’allunyen porten els motors parats. Només es fan coses per petites correccions (ni tan sol estic segur d’això). Quan s’apropen a altres planetes i sense necessitat de motors es tornen a allunyar.
Es cert, es podria anar a menys velocitat … sempre i quan el combustible no s’esgotés.
Però també tens raó. Ho he expressat malament. No necesariement s’ha d’agafar aquesta velocitat a la superfície terrestre, ja que tenim el motor en el moment d’enlairar-se.
Però si un bitxo vivent (o no) tingués aquesta velocitat a la superfície terrestre s’escaparia sense necessitat de motor (mensypreant el fregament amb l’aire). Aquest és el concepte important.
Salut!
El día 19 de abril de 2005 a las 12:49
El motor del coet el que fa és donar-li l’energia necessària per tal que la suma d’energies sigui igual a la que es necessitaria per alcançar la velocitat d’escapament des d’un inici. Una vegada fora de la zona d’influència de la terra els motors serveixen per impulsar les naus i corregir trajectòries. Dintre de la zona d’influència serveixen per contrarrestar la força d’atracció.
Fes-te a la idea que és com una ma que impulsa la pedra, amb motor la va acompanyant i sense motor la llença. Per cert, Newton no va veure cap coet XD
El día 23 de junio de 2005 a las 21:18
Hola: He llegado a esta pagina por pura curiosidad y hay algo en ella que no entiendo muy bien. ¿que quiere decir: “Si tiráramos la piedra más y más fuerte llegaría un momento en que cuando quisiera caer se encontraría con la curvatura de la Tierra y permanecería en una constante caída (como le sucede a la Luna)”. Lo de la Tierra lo entiendo, pero lo de la Luna no. ¿quiere decir que una bala de cañon disparada en la Luna, cuya velocidad inicial sea inferior a 2,4 kilometros por segundo no caería nunca en la superficie lunar?. ¿no le es de aplicacion las ecuaciones de tiro parabolico?. Gracias y un saludo: Gerardo Zabala
El día 27 de junio de 2005 a las 10:09
Hola, Gerardo.
Siempre se aplican las fórmulas del tiro parabólico. Si entiendes el caso de la Tierra, el de la Luna es lo mismo, solo que la fuerza de la gravedad g de la Tierra es mucho menor en la Luna. Allí pesas menos a pesar de tener la mims masa y la parábola sería mucho más abierta (por eso los astronautas van botando tan fácilmente).
Las fórmulas son idénticas, pero cambia la g de la Tierra por la de la Luna.
Al buscar dónde cae … no encuentra el suelo.
Saludos
El día 29 de junio de 2005 a las 13:47
Hola a todos:
En primer lugar, he leido comentarios muy interesantes y felicito al que halla echo esta página.
Yo queria poner en cuestión si sería posible desde un punto de vista físico la creación de un motor gravitatorio, es decir, que mediante algun sistema acoplado a una estructura aeroespacial ese propio sistema lograra invertir la fuerza de la gravedad de un cuerpo de fuerzas centrales(planetas, galaxias, etc) q está actuando sobre dicha estructura y así lograr esta salir despedida con la aceleración que provoca el cuerpo. El funcionamiento del motor sería mediante campos electromagnéticos.
Querria que alguien me dijera que principios físicos están en contra de esto, hay algo que haría totalmente imposible este hecho, es algo bastatante utópico.
Saludos a todos, me gustaría encontrar alguna respuesta por parte de vosotros.
El día 29 de junio de 2005 a las 13:52
Invertir la fuerza de la gravedad es algo que todavía hoy se desconoce. Hoy está aceptado que la fuerza gravitatoria es siempre de atracción y nunca de repulsión. No es como la carga, que depende del signo para conocer el sentido.
Saludos
El día 29 de junio de 2005 a las 14:46
Que la fuerza gravitatoria sea solamente de atracción está siendo puesta en debate continuamente.
Se ha demostrado que el universo está en expansión continuamente mediante la observación de supernovas, es decir que las galaxias se distancian entre si. Esta expansión implica una energía hipotética(energia oscura llamada por algunos)que permea todo el espacio y que produce una presión negativa, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva.
También hay varias hipotesis de donde sale la energía oscura. Todo esto tampoco es cierto del todo porque no hay echos que lo demuestren ni que lo denieguen, es algo que esta en el aire.
Pongamos entonces que exista la gravedad repulsiva, ¿habria otro principio físico que descartara un posible motor gravitatorio?
Saludos
El día 29 de junio de 2005 a las 15:00
El problema es ese: que todavía no hemos podido reproducirlo. Si se llegara a reproducir, ya sería cosa de los ingenieros
Pero ya se sabe como es la ciencia: si de algo no se puede demostrar su existencia o inexistencia, nos quedamos con que no existe.
El día 29 de junio de 2005 a las 15:38
Ya eso es algo de lo que soy consciente totalmente,lo demostrable existe y lo demás no, estoy hablando de utopias. Pero la pregunta no va centrada en la existencia o inexistencia de la gravedad repulsiva, mas bien va centrada en si existen otros inconvenientes a parte de ese que descarten el motor gravitatorio.
El día 29 de junio de 2005 a las 15:55
Si se puediera hacer lo que dices, mientras respetara todas las leyes de conservación (energía, cantidad de mvimiento, etc), no habría inconveniente físico.
El día 15 de julio de 2005 a las 19:49
si disparamos una bala en linea vertical, y suponiendo que esta regresa a la tierra, la velocidad inicial es menor o mayor a la velicidad final de regreso a la tierra
El día 18 de julio de 2005 a las 10:24
Si no hubiera resistencia del aire sería la misma, pero dado que hay aire, será siempre menor. Habré pérdidas de energía tanto en el ascenso como en el descenso donde se da el fenómeno de la velocidad límite.
Imagina que haces el mismo experimento pero bajo el agua.
Saludos
El día 28 de julio de 2005 a las 16:49
Por que hasta dia de hoy no hemos visto despegar ningun transbordador espacial como un avión?
Hay alguna razón por la cual tenga de salir verticales en lugar de hacer un despegue tipo avión?
¿Es solo por la reducción de massa combustible?
¿Es por la reducción de distancia hasta el punto de ingravidez?
Muchas gracias
El día 28 de julio de 2005 a las 16:58
Buena pregunta.
En primer lugar necesitaría una pista muy larga, ya que la superficie de las alas es muy pequeña, lo que obliga a ir mucho más rápido que un avión. Mientras éstos despegan y aterrizan sobre los 300 km/h el transbordador debe llevar más de 400.
Luego está el peso, un avión pesa unas 200 tn y el transbordador unas 2000 (uff!!!).
Necesitaría mucho más tiempo de aceleración en la atmósfera debido al roce con el aire. Lo mejor, ponerlo arriba con los coetes y empujarlo una vez está casi sin rozamiento del aire y fuera de la atmósfera. Imagino que gastaría mucho más del modo que dices (no te quepa duda que lo habrán calculado).
Saludos y gracias por tu comentario.
El día 6 de septiembre de 2005 a las 21:22
¿Las galaxias se mueven? y si se mueven, ¿alrededor de que se mueven?¿El universo tambien se mueve?, ¿tiene centro gravitatorio este?
El día 7 de septiembre de 2005 a las 10:08
Un movimiento es siempre respecto algo. Cuando vas por la carretera en coche te mueves respecto la carretera, pero estás parado respecto el coche.
El movimiento es siempre relativo y por el Principio de Relatividad de Galileo, no hay sistema de referencia privilegiado.
Por tanto, no podemos decir si el Universo entero se mueve. Aunque así lo fuera, no podríamos diferenciarlo de estar parado respecto a la referencia a tomar.
Saludos
El día 15 de diciembre de 2005 a las 13:01
hola buenos dias, me gustaria saber cual es la velocidad que permite a las naves espaciales salir del campo gravitatorio terrestre . muchas gracias
El día 15 de diciembre de 2005 a las 14:30
Cualquier velocidad siempre y cuando tenga motores (recuerda que los motores generan fuerza). La velocidad de escape (11,2 km/s) es la necesaria para que un objeto desde la superficie de la Tierra escaparía sin tener motores (o sea sin necesidad de fuerzas externas).
Pero cuidado, la velocidad de escape de 11,2 km/s es en la superficie de la Tierra. Cuanto más lejos estés, menor es.
No sé si contesto a tu pregunta.
Saludos
El día 17 de diciembre de 2005 a las 13:33
pues la verdad no lo se, tengo aqui una pregunta que me dice:como se llama la velocidad que permite a las naves espaciales salir del campo gravitatorio terrestre? y la verdad no lo sabia, por eso decidi consultar esta pagina
El día 17 de diciembre de 2005 a las 21:48
La pregunta xax, parece académica (digamos de tipo examen). La respuesta sería la velocidad de escape. No existe otra.
Saludos
El día 17 de diciembre de 2005 a las 23:22
muchas gracias
El día 7 de enero de 2006 a las 15:56
Encuentro que se realiza una labor muy didáctica para las personas que les interesa la física,los descubrimientos en esta matéria se aceleran cada día…la nanotecnología es posible que se llegue a confundir con lo conocido como Alquímia o mágia,es impresionante.
¿Motor gravitatorio?….sin llegar a hablar de la materia oscura que no conocemos o gravedad cuántica,etc. quiero decir que el motor gravitatorio sería la solución a los problemas de la humanidad,es decir,acabaría con la contaminación del planeta y con la mayoría de las lacras de ésta…una panacea.Pues bien,les puedo decir a las personas que han contestado las preguntas que he estado leyendo que la contrucción de un MOTOR GRAVITATORIO está al alcance de nosotros,piensen que un volumen en el fondo de un tanque,siendo menor el p.e. que el líquido,tendrá una fuerza almacenada que se puede obtener al dejar que suba a la superficie,si esto fuera cíclico ya tendríamos el M.G. pero resulta que la energía que me proporciona al subir es la misma que la que me costaría introducirlo por una pared del fondo del tanque o bajarlo nuevamente….
Por si a alguien le interesa este problema lo tengo solucionado y no se pueden ni imaginar lo sencillo que es.El problema de la humanidad es que siempre se está poniendo “tabues” y aunque la segunda ley de la termodinámica es cierta de todos modos,yo pregunto,¿Qué es la gravedad?
Me interesaría entablar diálogo.
atentamente
El día 3 de febrero de 2006 a las 13:01
Ernesto cual es la solucion?
El día 12 de febrero de 2006 a las 16:22
pls m gustaria saber la velocidadque permite a las naves espaciales salir del campo gravitatorio terrestre
El día 15 de febrero de 2006 a las 13:16
hola carla soi xax una persona con la misma duda que tu. ya me la an respondido es la velocidad de escape, me gustaria q me dijeras q si igual que ami esa pregunta pertenece a unos cuestionarios
El día 12 de mayo de 2006 a las 07:55
Una lastima haberme perdido varios comentarios en Catalan
, muy interesante, todo, si señor.
“No hay ningún enunciado que no se relacione con otros enunciados, y eso es esencial” Todorov
Y algo de humor:
http://img135.imageshack.us/img135/4889/trayectoriaorbital7vo.jpg
“Instrucciones de como Volar
El volar es un arte o, mejor dicho, un don. ?El don consiste en aprender a tirarse al suelo y fallar. /…/Lo único que se necesita es simplemente la habilidad de tirarse hacia adelante con todo el peso del cuerpo, y buena voluntad para que a uno no le importe que duela. /…/ Está claro que la segunda parte, la de evitar el suelo, es la que presenta dificultades.
Guía del autoestopista galáctico ?La vida, el universo y todo lo demás”
(Para ver más cosas de Calvin y Hobbes os recomiendo este sitio, http://rocko.blogia.com/temas/calvin-and-hobbes.php )
Disculpad el enfoque menos científico, pero no he podido evitarlo.