Órbitas y gravedad
Dispara el cañón de Newton cada vez más rápido hasta que la bala cae alrededor de la Tierra, y mira por qué la gravedad se debilita con la distancia.
Estándares: HS-PS2-4
1Pregúntate
Los astronautas de la estación espacial flotan como si no hubiera gravedad. Pero la estación está a solo unos 400 km de altura, donde la gravedad es casi tan fuerte como en el suelo. Entonces, ¿por qué no se cae?
2Explora
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Gira el teléfono o abre esta lección en una tableta o computadora. La explicación y el cuestionario de abajo funcionan aquí.
- Dispara a 5 km/s y luego cada vez más rápido. ¿Qué pasa con el lugar donde cae la bala?
- Busca una rapidez con la que la bala nunca cae. ¿Su trayectoria es un círculo?
- Prueba 9,5 km/s. ¿Qué forma tiene ahora la trayectoria? ¿Dónde va más lenta la bala?
- Mira la flecha roja y los números. ¿Cómo cambia el jalón cuando la bala está al doble de distancia del centro?
- ¿Cuál es la rapidez más baja con la que la bala escapa?
3Entiende
Más fuerte, más lejos
Newton imaginó un cañón en una montaña altísima. Cuanto más rápido se dispara la bala hacia un lado, más lejos cae alrededor de la Tierra, porque el suelo se curva por debajo.
Dos masas cualesquiera se atraen. Una órbita es una caída que nunca llega al suelo: el objeto se mueve de lado tan rápido que la Tierra se curva por debajo.
4Practica
Un satélite se aleja al doble de distancia del centro de la Tierra. ¿Qué tan fuerte es ahora el jalón?
5Resumen
- La gravedad atrae a dos masas cualesquiera: F = G m₁ m₂ / r².
- Al doble de distancia → ¼ del jalón; al triple → 1/9.
- Una órbita es caer alrededor de un planeta moviéndose de lado tan rápido que siempre se falla.
- Cerca de la Tierra: unos 7,9 km/s para una órbita circular, 11,2 km/s para escapar.
- Las órbitas más rápidas se estiran en elipses.