Un satélite en órbita está cayendo continuamente mientras se mueve lateralmente. Estar en órbita no requiere que la gravedad desaparezca.
Construya el modelo
La intensidad del campo gravitatorio es fuerza por unidad de masa.
Una fuerza gravitatoria puede proporcionar la fuerza centrípeta para una órbita circular.
El campo y el potencial describen cantidades diferentes.
Campo gravitatorio: Descripción de la fuerza gravitatoria por unidad de masa.
Fuerza centrípeta: Fuerza neta hacia el centro de una trayectoria curva.
Cuadrado inverso: duplicar la distancia reduce el campo a un cuarto
Elija evidencias que puedan probarlo
Para una masa puntual o fuera de una masa esférica, la intensidad del campo sigue una dependencia inversa al cuadrado de la distancia.
Usar la distancia desde el centro, no solo la altura sobre la superficie.
En el laboratorio: Indicar la aproximación de órbita circular y omitir la resistencia atmosférica solo cuando esté justificado. Dibujar la fuerza hacia el cuerpo central y la velocidad tangente a la órbita. No añadir una fuerza hacia afuera simplemente porque la trayectoria sea circular.
Trabaje desde cantidades conocidas
Conocido: la intensidad del campo es de 8 unidades a una distancia r de una fuente esférica.
En 2r, g2/g1=(r/2r)²=1/4. g2=8/4=2 unidades.
La fuerza gravitatoria sobre una masa de prueba fija disminuye en la misma proporción.
Tu turno: La intensidad de campo es 18 unidades en r. Encuentra la intensidad en 3r para un campo de inversa al cuadrado.
Verifique la conclusión y sus límites
La ingravidez en una nave espacial en órbita significa que el peso aparente es pequeño en caída libre, no que no exista campo gravitatorio.
Falso: La gravedad no es cero en ningún lugar donde una nave espacial experimenta aparente ingravidez. Una nave en órbita está en caída libre: la gravedad es casi tan fuerte allí como en la superficie y proporciona la fuerza centrípeta. La tripulación y la nave caen juntas, por lo que nada los presiona hacia abajo; esa es la aparente ingravidez, no la ausencia de gravedad.
Clave:
La intensidad del campo gravitatorio es fuerza por unidad de masa.
Para una masa puntual o fuera de una masa esférica, la intensidad del campo sigue una dependencia inversa al cuadrado de la distancia.
Observa: la ingravidez en una nave en órbita significa que el peso aparente es pequeño en caída libre, no que no exista campo gravitatorio.
Escribir a partir de una intensidad de campo de 8 unidades
Un campo de ley inversa al cuadrado tiene intensidad de 72 unidades a una distancia r.
Calcula la intensidad a 3r. La ingravidez aparente en órbita no es ausencia de gravedad.
Escribir a partir de un triple
La intensidad del campo es 12 unidades a una distancia r de una fuente esférica.
A 3r: g = 12 ÷ 9 ≈ 1.3 unidades — cuadrado inverso, por lo que al triplicar la distancia se divide entre nueve, no entre tres.
Escribir a partir de una órbita interna más rápida
Dos órbitas circulares, una con la mitad del radio de la otra.
v² = GM/r, por lo tanto el satélite interior se mueve MÁS RÁPIDO — la gravedad debe proporcionar mayor fuerza centrípeta más cerca.
Escribir a partir de un peso en Marte
La gravedad superficial en Marte es aproximadamente 3.7 N kg⁻¹; un astronauta tiene masa 60 kg.
Peso allí = 60 × 3.7 = 222 N, frente a 60 × 9.8 ≈ 588 N en la Tierra — LA MASA es constante, el peso es local.
Explorar
Twice the centre distance, one-quarter the field
Compare 8 N/kg at R with 2 N/kg at 2R. Keep centre distance separate from height above the surface, and distinguish field strength from force on a test mass.
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