Análisis de FCF: #4

En esta cuarta entrega de Física en la Ciencia Ficción (FCF), no trataré de ninguna película en particular, sino de una situación física presente en muchas de las películas de ciencia ficción ambientadas en el espacio. Y no es la imposibilidad de oir ruidos en el espacio, debido a la ausencia de un medio material para propagar el sonido; ni cómo generar gravedad artificial para que los astronautas estén como en la Tierra, que tiene también su miga; sino una cosa mucho más básica: los movimientos en ausencia de gravedad.

Astronautas cepillándose los dientesLa idea original de esta entrada proviene de una pregunta que me hizo Scrambler en el blog que comparte con unos amigos, FliperGeeks, a través de una entrada titulada Movimientos lentos en el espacio, ¿por qué?, sobre el porqué de los movimientos lentos de los astronautas en la mayoría de las películas cuando se encuentran en el espacio. Después de una buena dosis de opiniones y pensamientos sobre el tema, creo que puedo explicaros con bastante detalle, lo que de verdad sucede.

Como bien sabéis, en el espacio no apreciamos fuerza de la gravedad, ya que toda la nave está sometida a la misma aceleración y por tanto no se notan sus efectos (algo similar a cuando cae un ascensor), y los cuerpos “flotan” pues no hay nada que los pegue al suelo de la nave. Por tanto podemos asegurar, que no existe ni un arriba ni un abajo. Pues bien, a partir de entonces surge la duda en cuentión: ¿Por qué parece que los movimientos de los astronautas de las películas es muy lento? La respuesta es sencilla, pero antes pongámonos en situación.

Imaginémonos que somos un astronauta de la ESA (la NASA está muy vista xDD) y nos encontramos en nuestra nave en el espacio. Estamos haciendo una videoconferencia con la Tierra y saludamos a la cámara. Ese movimiento de la mano siempre suele ser lento, pero porqué??

Gravedad cero
El motivo reside en la Tercera Ley de Newton (principio de acción y reacción). Nuestro cuerpo se encuentra dentro de un fluido (el aire de la nave) y por tanto deberá ejercer una fuerza que desplace las partículas de aire para poder mover la mano. Pues bien, nuestra mano (y por tanto nuestro cuerpo) debe sufrir la misma fuerza pero en sentido contrario. Si saludamos lento la fuerza será muy pequeña y no nos ocurrirá nada, pero si movemos la mano a una velocidad similar a como lo haríamos en la Tierra, es posible que nuestro cuerpo empezada a oscilar hacia los lados con cada movimiento (también debido a la conservación del momento angular). Más fácil sería si estubiéramos sujetos a la nave, por ejemplo atados a una silla anclada a la nave, en cuyo caso no nos pasaría nada.

Otro caso parecido, sería el de quedarnos quietos en mitad de una estancia en ausencia de gravedad. Si no tenemos puntos de apoyo para impulsarnos no podríamos movernos… o sí?? La respuesta es afirmativa. Podríamos impulsarnos moviendo los brazos como si estuvieramos “nadando”. Lógicamente la velocidad que alcanzaríamos no sería tan elevada como en una piscina, pero la suficiente para salir de esa situación. También podríamos soplar o incluso escupir y saldríamos impulsados en sentido contrario.

Homer en el espacioPor tanto los movimientos lentos de las películas, no son realmente imprescindibles, pero sí recomentados para que no sufras un “empujón” demasiado fuerte y acabes estampado contra alguna pared. Lo que sí está bien representado en las películas es el hecho de que el desplazamiento de los astronautas sea lento, debido a que si se impulsaran demasiado fuerte y al no haber prácticamente rozamiento que los frenara, alcanzarían velocidades demasiado elevadas y se les haría francamente difícil frenar, salvo que sea con la cabeza contra algúna pared. xDD

Después de esta parrafada, espero que hayáis aprendido algo de la física en situaciones de gravedad cero y los impedimentos de poder realizar movimientos rápidos en dicha situación.

Gracias de nuevo a Scrambler y a FliperGeeks, por la idea para esta entrada. Hasta la próxima entrega de “Análisis de FCF“.

Saludos

Astronauta amanecer

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Sobre el Autor:

Físico de materiales, nacido en El Bierzo y adoptado en tierras asturianas y vascas durante su paso por la Universidad de Oviedo y la Universidad del País Vasco. [...]

21 Comentarios

  • Imagino que los astronautas deben tener cuidado de estornudar cuando no tienen ningún punto de apoyo, pues se irían dando giros hacia atrás alrededor de su centro de masas, aunque no creo que sea muy violento el movimiento habrá que calcularlo: masa del astronauta, velocidad del estornudo, distancia de la nariz al centro de masas y creo que eso es todo. Aunque para evitar el movimiento sin necesidad de sujetarse de algo solo se necesita poner las manos en frente de la cara y la tercera ley hará el resto.

    sayonara

  • No me había yo planteado la situación de un estornudo, y la verdad es que sí que traería problemas… Porque al estornudar expulsas aire mucho más rápido de lo que lo haces al soplar, así que el efecto sería mayor. Con colocar las manos en frente de la cara no se yo si sería suficiente, eh?? Yo creo que mejor es taparse la boca para que el aire salga hacia los lados más o menos en igual proporción, de modo que se compensarían las fuerzas.

    Saludos

  • Uohhh me quedo claro, pero con el movimiento de un brazo podríamos crear tanta fuerza de reacción en aire hacia nosotros?

    Realmente el tema tiene “su que”, y por suerte siempre existe una respuesta para un ¿Porqué?

    Un pequeño matiz el blog no es mio XD lo mantengo pero escribimos todos (algunos más que otros) XD

    Jaime seria por lo menos gracioso eso de dar vueltas infinitas y cada vez a más velocidad XD como subiremos algún día al espacio, lo probaremos…

  • Joer, pues no me imagino yo el pestañeo como medio de autolocomoción xDD.

    Una entrada muy interesante, sí señor.

  • Wis, un estornudo es mucho mas fuerte que simplemente soplar, pero soplar por mas tiempo?, es como las teóricas naves de propulsión ionica, son mas lentas que un cohete pero duran mas y al final pueden alcanzar una velocidad considerable.

    scrambler, lo de las vueltas infinitas si que seria gracioso pero en presencia de fricción solo podría ir desacelerando hasta detenerse por completo.

  • Ya corregí eso de que el blog no es solo tuyo, Scrambler. Así no se enfadan tus amigos. xDD

    Armaggedon, deberías de tener unas pestañas bastante más grandes de lo normal para impulsarte con ellas… Pero no deja de ser una idea curiosa. xDD

    Pues probablemente se consiga más velocidad Jaime, ya que cada vez consigues aumentar más tu momento lineal y por tanto tu velocidad. Ya hablé en el blog hace tiempo de la propulsión iónica por si a alguien le interesa. Lo de dar vueltas solo podría ser saliendo fuera de la nave y es bastante arriesgado ponerse a dar vueltas por ahí. Así que Scrambler, cuando vayas al espacio no lo pruebes. xDD

    Saludos

  • Buena entrada, Wis.

    Pero una cosilla: me parece que el agitar poco los brazos tendrá poco que ver con el rozamiento con el aire y más con el momento angular de tu cuerpo. Si mueves una parte del cuerpo en un sentido (en este caso el brazo), para que se mantenga el momento angular constante, el resto del cuerpo se moverá en sentido contrario.

    Y respecto al estornudo, pues si por acción y reacción al expulsar el aire sales algo impulsado hacia atrás, si uno pone la mano delante y al aire choca contra ella, por acción y reacción la situación volverá a quedar como al principio…

    Saludos

  • Cuando alguien salga propulsado hacia delante ya sabremos de quién viene el mal olor… xDDD

  • DarkSapiens, piensa que tu brazo es flexible. el aire expulsado al estornudar chocará con tu mano (si el estornudo fuera muy grande) tu brazo se felxionaría y tu cuerpo saldría disparado hacia atrás.

  • Hombre, Scrambler, se trata de colocar la mano delante de la cara, pero con algo de firmeza… Tampoco es cuestión de dejarla muerta
    Aunque de todas formas, si comparas la masa del aire del estornudo con la del brazo, se ve que apenas conseguirá moverlo, incluso sin hacer esfuerzo. Lo mismo ocurre con el paso previo. El retroceso producido por un estornudo apenas servirá para mover el cuerpo.

    Saludos.

  • Perdonad por no haberos contestado antes. He estado de viaje y a sido algo ajetreado…

    Efectivamente DarkSapients, se debe a la conservación del momento angular. Ya lo he corregido en la entrada.

    Armaggedon no seas cerdo!! Esas cosas no se hacen!! xDD Aunque un buen sistema para impulsarse es hacer eso con una llama justo detrás. xDD

    Scrambler, yo también me imaginé eso cuando pensaba sobre la entrada, pero estoy con DarkSapiens: por muy fuerte que estornudes puedes poner la mano suficientemente tensa para que no te la mueva.

    Pese a que no se alcanzan velocidades elevadas, para impulsarse ligeramente podrían funcionar… Evidentemente los astronautas no hacen eso, ya que las naves suelen ser estrechas y con numerosos puntos de apoyo en los que impulsarse.

    Saludos

  • << Como bien sabéis, en el espacio no existe fuerza de la gravedad >>

    Ojo, Wis, que esto no es cierto. La ley de la gravitación de Newton dice que el alcance de la fuerza gravitatoria es infinito. Lo que ocurre en el espacio es que todos los objetos que se encuentran dentro de la nave espacial están sometidos a la misma aceleración y, por eso, los astronautas parecen flotar. De hecho la ingravidez se alcanza hasta dentro de un avión si se apagan los motores y, que yo sepa, el avión está lo bastante cerca de la superficie de la Tierra como para que la gravedad aun sea considerable. Por lo demás, un post interesante.

  • Sí, quizá debería haber sido más preciso en esa expresión. Voy a matizarla en la entrada para que quede más claro. De todas formas, y aunque la explicación de que todo está sometido a la misma aceleración es la correcta, considerando que ya estás fuera de la Tierra, se podría considerar la gravedad que sufres como despreciable. Sería algo similar al campo eléctrico, que también es infinito, pero los efectos no se aprecian cuando te has alejado lo suficiente.

    Por cierto, Sergio, te borré el último comentario, que estaba repetido.

    Saludos

  • Um… Wis, el caso es que no se trata de que sea despreciable porque la Tierra esté bastante lejos, de hecho, en la estación espacial la gravedad es sólo ligeramente menor que en la superficie de la Tierra.
    Es el hecho de estar en una caída constante (tanto la estación como los astronautas) la que hace que, en el sistema de referencia no inercial de la estación, estos últimos no noten la gravedad. Ésta está compensada por la fuerza ficticia que aparece en este sistema de referencia: la fuerza centrífuga.

    Un saludo.

  • No conocía el dato de que la ISS (estación espacial internacional) estuviera sometida a una gravedad un poco mejor que la de la superficie terrestre. Pero sí, haciéndo cálculos sale perfectamente. Además intuitivamente es fácil verlo. La ISS está a 350 km de altura que no es nada comparados con los más de 6.000 km del radio terrestre; así que la gravedad no puede descender mucho.

    Gracias por la corrección DarkSapiens.

    Saludos

  • Buenas!

    Pues qué decirte, Wis, he disfrutado mucho con la lectura del artículo. La verdad, nunca me había preguntado el por qué de esos movimientos tan lentos (normalmente uno se responde a sí mismo… “se mueven lento… porque están en el espacio, leñe!”).

    Me ha gustado especialmente el enterarme de la verdadera causa de la ingravidez aparente dentro de una nave, siempre pensé que era por estar lejos de la Tierra y ser poco intenso el campo gravitatorio.

    Bueno, nada más que decir, (también me he reído con los esperpénticos métodos de propulsión de Armaggedon). A seguir así, que como te digo me ha gustado mucho :).

    Un saludo!
    Adan.

  • Gracias por el comentario Adan.

    La verdad es que yo también pensaba que era porque la intensidad del campo era prácticamente 0, pero entre Sergio y DarkSapiens me hicieron “entrar en razón”. xDD

    Saludos

  • Muy interesante. No me lo había planteado nunca. Será algo a tener en cuenta en futuros viajes espaciales.

    Un saludo

  • Gracias por el comentario, Lino.

    Tienes razón, haber si organizamos en clase de FCF un viaje espacial para comprobar algunas cosillas que deberían de sufrir los superhéroes. xDD

    Saludos

  • Genial entrada… de hecho, trate un tema similar (el por qué de la ingravided en el espacio, lo que tu comentaste en un par de lineas… xD, soy amateur) en uno de mis post y no se me había ocurrido llegar más allá. Me llama la atención la idea de “nadar en el aire”, me recuerda al Coyote cuando el Correcaminos lo dejaba “flotando” al llegar a un barranco… ^_^.

    Cabría estudiar cual es la velocidad angular necesaria de sus brazos dando vueltas para moverse a una velocidad determinada… no creo que el resultado fuera soportable así que parece que va a haber que seguir rebotando en las paredes (anotadlo para la próxima vez que vayáis al espacio).

    Si queréis leer una novela con alto contenido en ingravidez y física os recomiendo fervientemente (de hecho, muy fervientemente, es mi favorita): El Juego de Ender . Os gustará.

    Un saludo.

    Ender

  • Poder se podría, pero la verdad es que no tengo muchas ganas de hacer calculitos… xDD Si alguno tiene un rato libre que nos ilustre con su física. Mientras nos quedamos impulsándonos usando las paredes, que es más sencillo. xDD

    Saludos

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