Estoy seguro que has tenido muy clara la respuesta, una manzana llegaría antes al suelo. Y ahora es cuando te digo que te equivocas, pero no del todo.
Siempre he sentido por curiosidad por cómo la ciencia da la vuelta a cosas que damos por sentado y este es uno de esos casos. No vamos a entrar en formulas pero sí algo de historia para presentar la gravedad.
La gravedad
La gravedad es una fuerza fundamental que da forma a nuestra comprensión del universo. Fue el brillante físico Isaac Newton quién describió por primera vez la gravedad a finales del siglo XVII. Pero ¿qué es exactamente la gravedad?
En términos simples, la gravedad es la fuerza que atrae objetos con masa entre sí. Es lo que nos mantiene anclados en la Tierra y mantiene a los planetas en sus órbitas alrededor del sol.
La innovadora visión de Newton sobre la gravedad llegó a través de su famosa historia del manzano. Cuenta la leyenda que mientras estaba sentado bajo un manzano, una manzana cayó sobre la cabeza de Newton, provocando un momento de inspiración. Se dio cuenta de que la misma fuerza que empujaba la manzana hacia el suelo era responsable de mantener a la luna en su órbita alrededor de la Tierra.
La ley de gravitación universal de Newton nació de esta comprensión. Según esta ley, todo objeto con masa ejerce una fuerza de atracción sobre todos los demás objetos con masa. La fuerza de esta fuerza es directamente proporcional a las masas de los objetos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
En otras palabras, cuanto más masa tiene un objeto, más fuerte es su atracción gravitacional. Además, cuanto más cerca estén dos objetos, mayor será la fuerza gravitacional entre ellos. Esta ley se aplica no sólo a las manzanas que caen de los árboles sino también al movimiento de planetas, estrellas y galaxias.
El descubrimiento de la gravedad por parte de Newton revolucionó nuestra comprensión del mundo físico. Proporcionó un marco matemático para explicar el movimiento de los cuerpos celestes y sentó las bases para futuros avances en física. Gracias a su trabajo, ahora entendemos por qué los objetos caen a la Tierra y cómo los planetas permanecen en sus órbitas.
La gravedad es una fuerza que afecta todo lo que nos rodea, dando forma a la estructura del universo mismo. Es un concepto que continúa cautivando nuestra imaginación e impulsando la exploración científica hasta el día de hoy.
En otras palabras, si no fuese por la gravedad seriamos pájaros y no necesitaríamos los aviones, bueno la vida sería muy diferente porque estaríamos en el espacio. ¿Te imaginas ir por un supermercado sin gravedad?. Se me va la imaginación, sigamos con nuestra idea.
¿Qué llega antes al suelo la manzana o la pluma?
Voy a demostrarte algo que te va a sorprender, la gravedad atrae con la misma fuerza a una pluma que una manzana, eso quiere decir que las dos masas llegan al mismo tiempo al suelo. Da igual si la manzana pesa 3 kilogramos y la pluma apenas unos miligramos, los dos llegan al suelo a la misma velocidad. ¿Lo dudas?, claro porque hay un fenómeno con el que yo no cuento y tú sí. La resistencia que ofrece una pluma al aire. ¿Qué pasa si quitamos el factor aire?
Lo que te voy a mostrar ahora es un video que me hubiese gustado hacer en el salón de mi casa pero es algo pequeño, unos científicos de la NASA con un salón más grande y algo de presupuesto fabricaron una cámara estanca ( un salón sin ventanas ni fisuras por donde entre o salga el aire ) después de 3 horas sacaron todo el aire, dejaron caer una pluma y una bola de bolos y ¡voalá!.
Al quitar el rozamiento del aire las dos masas llegan al suelo a la misma vez.
Hay que aclarar que la pluma y la bola de bolos, realmente son atraídos de diferente fuerzas por la gravedad pero sus masas son tan pequeñas respecto a la Tierra, que la diferencia de fuerza es despreciable y no afecta cómo se aprecia en el video.
Ahora tenemos dos conceptos interesante el aire y la gravedad, dos fenómenos que afectan a la aviación.
¿Cómo afecta la gravedad y el aire a la aviación?
La gravedad afecta a un avión de varias maneras, según la altura a la que vuele.
A baja altura, la gravedad es la fuerza principal que mantiene el avión en el aire. La sustentación, que es la fuerza que empuja el avión hacia arriba, se crea por la diferencia de presión entre la parte superior e inferior de las alas. Esta diferencia de presión se debe al flujo de aire sobre las alas. A medida que el avión se acerca al suelo, la velocidad del aire sobre las alas disminuye, lo que reduce la sustentación. Por eso, los aviones tienen que volar a una velocidad mínima para mantenerse en el aire.
A gran altura, la gravedad es menor que a baja altura. Esto se debe a que la fuerza de la gravedad disminuye con la distancia al centro de masa de un objeto. A una altitud de 10.000 metros, la gravedad es de aproximadamente el 99,7% de la gravedad a nivel del mar.
La disminución de la gravedad a gran altura tiene varios efectos en los aviones. En primer lugar, reduce la sustentación necesaria para mantener el avión en el aire. Esto permite a los aviones volar a velocidades más bajas.
En segundo lugar, reduce el peso del avión. Esto se debe a que la masa del avión es constante, pero la fuerza de la gravedad es menor. En tercer lugar, reduce la resistencia del aire. Esto se debe a que la densidad del aire es menor a gran altura.
En general, la gravedad afecta a los aviones de forma positiva a gran altura. Reduce la sustentación necesaria, el peso del avión y la resistencia del aire. Esto permite a los aviones volar más rápido, más lejos y con mayor eficiencia.
Algunos efectos específicos de la gravedad en los aviones según la altura incluyen:
A baja altura:
- El avión necesita volar a una velocidad mínima para mantenerse en el aire
- El piloto debe tener cuidado de no acercarse demasiado al suelo, ya que la sustentación disminuirá y el avión podría caer.
A gran Altura:
- El avión puede volar a velocidades más bajas.
- El avión es más ligero.
- El avión experimenta menos resistencia.
Algunos ejemplos de cómo los pilotos tienen en cuenta la gravedad en sus vuelos incluyen:
Al despegar y aterrizar:
- El piloto debe volar a una velocidad suficiente para generar suficiente sustentación para mantener el avión en el aire.
- El piloto debe tener en cuenta la velocidad baja, ya que la sustentación disminuirá y el avión podría caer, en este caso se utilizan los Flaps que modifican la forma de cada plano aumentando la sustentación (en otra entrada hablaremos sobre la sustentación).
Al volar a gran altura:
- El piloto puede volar a velocidades más bajas para ahorrar combustible.
- El piloto debe tener cuidado de no volar demasiado alto, ya que la presión del aire disminuirá y el avión podría sufrir daños.
La altitud de crucero de una avión de pasajeros es aproximadamente los 12.000 metros mientras que los militares pueden llegar a los 20.000 metros.
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Para curiosear:
Aquí puedes ampliar más información.
BBC, La verdadera influencia de la Luna sobre nosotros
