Descripción de la imagen: La Estación Espacial Internacional (ISS) está situada en órbita baja terrestre, a unos 415 km de altitud. Da la vuelta a la Tierra en 90 minutos a una velocidad de 7,7 km/s o 27,700 km/h. La tripulación internacional dedicada a la investigación científica en el entorno espacial observa alrededor de 16 salidas y puestas de sol cada día. Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional se encuentran en un estado de ingravidez pero no de microgravedad. La ISS y los astronautas están en caída libre alrededor de la Tierra. Por eso, los astronautas flotan en la Estación Espacial Internacional.
Antes de responder a la pregunta de por qué los astronautas flotan en la Estación Espacial Internacional (ISS), es necesario aclarar algunos términos de física de manera simple.
La gravedad es la fuerza del campo gravitacional que nos atrae hacia el centro de la Tierra; este término se refiere al planeta Tierra. También es la fuerza que da peso a cualquier cuerpo físico (peso).
La gravitación se refiere más generalmente a esta fuerza o interacción entre dos cuerpos celestes masivos. Pero estos dos términos son idénticos.
La ingravidez es la ausencia casi completa de la sensación de peso, a diferencia de la gravedad.
La microgravedad caracteriza una gravitación muy débil experimentada por un objeto ubicado muy lejos de cualquier cuerpo masivo o en un rincón del espacio donde las influencias gravitacionales de varios cuerpos masivos se cancelan entre sí, como en los puntos de Lagrange.
La gravedad cero o cero G no existe porque la gravitación permea todo el espacio hasta las estructuras a gran escala del universo. La experiencia de la "gravedad cero" es una ilusión que da la impresión de que la gravedad desaparece. Pero en realidad, es la sensación de peso la que desaparece cuando uno está en caída libre. De hecho, si uno cae libremente en un ascensor cuyo cable ha sido cortado, ambos cuerpos caen a la misma velocidad y ninguno descansa sobre el otro. Si ambos cuerpos caen, es precisamente por la gravedad.
Entonces, ¿cuál es el fenómeno físico que permite a los astronautas flotar en la Estación Espacial Internacional?
La gravedad mide la aceleración de un objeto en caída libre en la superficie de la Tierra.
La Segunda Ley de Newton, expresada como F=ma, establece que la fuerza de la gravedad (f) es igual a la masa (m) por la aceleración (a).
En esta ecuación, una fuerza de 1 newton que actúa sobre una masa de 1 kg acelera a 1 m/s². Así, la fuerza de gravedad es de aproximadamente 9,81 newtons para una masa de 1 kg.
Sin embargo, la gravitación y la aceleración son dos aspectos de la misma fuerza (F=ma y F=mg ⇒ g=a).
La gravedad se expresa como g0=9,81 m/s², que es la aceleración debida a la gravedad (al nivel del mar a 45° de latitud).
A diferencia del peso, la masa de un cuerpo (expresada en kg), que se utiliza en el cálculo de la fuerza gravitacional g, no cambia dependiendo del cuerpo celeste donde se encuentre el cuerpo. Es g la que disminuye con el cuadrado de la distancia que separa dos cuerpos.
Nuestra Estación Espacial Internacional se mueve en una órbita baja ubicada a unos 415 km de la superficie terrestre. Esta distancia es muy pequeña y la gravedad a esta altitud (g=9 m/s²) es prácticamente la misma que en la superficie terrestre (g=9,81 m/s²).
Así, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional se encuentran en un estado de ingravidez pero no de microgravedad. La ISS y los astronautas están en caída libre alrededor de la Tierra. Por eso, los astronautas flotan en la Estación Espacial Internacional.
N.B.: La Tierra es una referencia para otros objetos celestes donde la gravitación es diferente. Así, la gravedad terrestre es igual a 1 con respecto a otros objetos, por eso confundimos la masa y el peso (p=mg).
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