Logo de la misión Apolo 15

Tal como explicaba en respuesta a un comentario del post anterior, la gravedad es una de las cuatro interacciones fundamentales del Universo (conocidas hasta ahora!), junto a la fuerza nuclear débil, fuerte y electromagnética. Además sabemos que en la superficie terrestre todos los cuerpos experimentan la misma aceleración (g = 9.8 m/s^2) debido a la interacción con la masa terrestre, por lo cual el peso de (o la fuerza que atrae hacia el centro de la Tierra) un cuerpo es aproximadamente igual en cualquier lugar de nuestro planeta.

Este fenómeno se produce de forma idéntica en la Luna o cualquier otro cuerpo celeste, a condición que la fuerza de gravedad que éste ejerce sobre otro cuerpo sea (aproximadamente) constante. La única cosa que cambia es el valor de g, por lo cual un cuerpo de 60 kg en la Tierra pesará 10 kg en la Luna (donde la “g lunar” es 1/6 de la terrestre). En definitiva, dos cuerpos presentarán la misma relación de masa que en nuestro planeta. Por tanto, la respuesta a la pregunta de este post sería 1/6 que su peso en la Tierra.

No obstante, el tiempo de caída libre que ambos cuerpos tardarían antes de tocar el suelo para una misma altura no sería también 1/6 de los que medimos en la Tierra. Consideremos, por ejemplo, dos objetos con masa muy diferente entre ellos: un martillo y una pluma (o una hoja de papel). ¿Qué ocurre con la caída de estos dos cuerpos en la Tierra? La experiencia nos dice que si soltamos los dos cuerpos desde una misma altura, el martillo alcanzará primero el suelo.

¿Y en la Luna?

Tal como predijo el genio florentino a finales del siglo XVI, en un ambiente con ausencia (y por lo tanto resistencia) de aire el efecto de la aceleración uniforme es más evidente, de manera que todos los objetos tocan suelo en el mismo instante (si lanzados desde una misma altura). Debido a la imposibilidad de simular el vacío en aquel entonces, Galileo nunca pudo llegar a comprobar su gran intuición. Sin embargo, durante la misión Apolo 15, el astronauta David R. Scott fue grabado por su colega James Irvin mientras llevaba a cabo en la Luna el experimento inspirado en la idea de la caída libre de Galileo: ¡un martillo y una pluma tocan el suelo a la vez en ausencia de rozamiento con el aire!

Aquí va la transcripción (traducida) del diálogo entre Scott e Irvin:

Scott: Bien, en mi mano izquierda tengo una pluma y en la derecha un martillo. Y supongo que una de las razones por la que estamos hoy aquí es por un caballero llamado Galileo, porque hace mucho tiempo hizo un importante descubrimiento sobre los cuerpos que caen en un campo gravitatorio. Y pensamos que la Luna sería el mejor lugar para confirmar sus ideas.

[Fendell enfoca con el zoom al martillo y la pluma y después retrocede con la cámara para que se aprecie la escena.]

Scott: Ahora lo intentaremos para que lo veas. Concretamente, la pluma es de un halcón, una pluma de halcón de nuestro Halcón. Ahora soltaremos los dos a la vez y, esperemos, llegarán al suelo a la vez.

[Dave sostiene la pluma y el martillo con el pulgar y el índice de sus manos izquierda y derecha, respectivamente, sus codos están elevados hacia el exterior. Suelta el martillo y la pluma simultáneamente y retira sus manos de la trayectoria. El martillo y la pluma llegan juntos al suelo y chocan contra él prácticamente a la vez.

Scott: ¡qué te parece!
Allen: ¡qué te parece! (Aplausos en Houston)

Scott: Lo que demuestra que las ideas de Galileo eran correctas.

Este post participa en el Carnaval de la Física que se celebrará el día 30 noviembre y será acogido en este mismo blog.

Además, este año hemos lanzado un concurso para renovar la imagen de este gran evento internacional de la blogesfera internacional. Los que quieran participar en la XIII edición del Carnaval de la Física pueden enviar sus contribuciones sobre cualquier tema que esté relacionado con la física, desde literatura, poesia o teatro hasta música, arte o cínema a:

carlo [arroba] gravedad-cero.org

Foto: ESA/NASA

La respuesta es la asistencia gravitacional, un truco utilizado por los ingenieros de vuelo para reducir la cantidad de combustible necesaria para llevar la sonda a su destino. Así pues, este viaje tan complicado resultó ser también el más eficiente que se pudo encontrar.

La asistencia gravitacional consiste en utilizar la gravedad de un planeta para impulsar la nave. Al entrar en las cercanías de un planeta, la gravedad de éste atrae a la sonda, y dado que el planeta orbita por el espacio a gran velocidad, la nave gana el impulso con el que viaja el planeta. Podríamos compararlo a un patinador que se agarrara un momento a un tren en marcha para aumentar su velocidad. Además, cuanto más pesado o mayor velocidad tenga el planeta, mayor impulso podrá proporcionar a nuestra nave. Por eso Júpiter es uno de los planetas estrella en este tipo de maniobras.

Por otro lado, el mismo efecto puede ser usado en sentido contrario para frenar la nave en su llegada a destino y permitir que ésta pueda entrar en órbita alrededor del planeta. Todo depende de la trayectoria con la que entre la nave.