Y si la gravedad desapareciera?

Qu es lo primero que se te ocurre que ocurrira si la gravedad desapareciera? Podramos volar, por ejemplo pero, solo el tiempo en que el universo entero tardara en desintegrarse

Un sueo. Siempre el mismo. En la imaginacin, con caro o los superhroes de las series fantsticas. En la vida real, para los saltadores de prtiga, los pilotos de avin o los hombres del espacio. Este sueo, volar, alejarse de la fuerza de gravedad que implacablemente nos une al suelo, nos mantiene confinados a la superficie de la Tierra. Estar libre de la gravedad, qu libertad sera!

Para los astronautas, este sueo es casi una realidad, gracias a la Estacin Espacial Internacional.

La gravedad de la Tierra solo nos inmoviliza?

Para responder a esta pregunta hay que tener en cuenta que la atraccin gravitatoria acta sobre la masa de los objetos, sean cuales sean. Si vemos caer una canica en el aire, tenemos que imaginar que cada fraccin de la canica es atrado hacia el centro de la Tierra. La fuerza gravitatoria se aplica a toda la canica, a su volumen. Acta de la misma manera sobre los gases que componen el aire circundante, creando la atmsfera protectora. Sin gravedad, no hay atmsfera, y probablemente no hay vida.

Vemoslo desde la perspectiva de la fsica. El movimiento de todo objeto (que llamamos cuerpo) depende de las fuerzas que actan sobre l. Dado que se impone a cualquier cuerpo con masa, la fuerza de la gravedad se encuentra en muchos, si no en todos, nuestros fenmenos cotidianos. Eliminar esta fuerza sera inhibir el fenmeno que la origina. Ya hemos mencionado la existencia de nuestra atmsfera. Lo mismo ocurrir con el empuje del teorema de Arqumedes. Existe en el espacio?

Experimento sobre la interaccin entre gotas cargadas elctricamente, durante un vuelo parablico.
ESA, A. Le Floch, Author provided

Debido a la gravedad, la presin en un fluido (aire, agua) aumenta con la profundidad. Por lo tanto, si un objeto se sumerge en el agua, la presin por debajo de l ser mayor que la presin por encima. Esta diferencia hace que el objeto sea empujado hacia arriba. Si su densidad es menor que la del agua, esta flotabilidad har que suba a la superficie. Flota. En ausencia de gravedad, se acab la flotacin y tampoco se hunden los objetos! Se acabaron las masas de aire caliente que suben al aire ms fro, y con ellas se acabaron los globos de aire caliente, se acab la calefaccin con radiadores, se acab la combustin (velas, fuego, etc.) mantenida por la renovacin del aire circundante constantemente calentado, se acab la ebullicin del agua dejando escapar burbujas de gas a la superficie, se acabaron las corrientes marinas, se acab todo eso.

Todos estos supuestos, y muchos otros, son objeto de experimentos cientficos. El objetivo es determinar el papel que desempea la gravedad en tal o cual fenmeno. En estos experimentos, los cientficos ven la gravedad como una fuerza entre otras, que podemos modificar: un poco como empujar ms o menos fuerte un objeto.

El problema es que es imposible deshacerse de la gravedad. Por ello, se han creado varios medios para simular su ausencia: cohetes de sondeo, torres de cada libre, vuelos parablicos, la Estacin Espacial Internacional (EEI). En todas estas plataformas experimentales, el objetivo es dejar caer el experimento, incluido el laboratorio, para anular el peso del conjunto. La duracin de esta situacin de ingravidez aparente depende directamente del tiempo durante el cual se puede mantener esta cada: desde 10 segundos en una torre de cada libre, hasta varios meses en la EEI.

Qu experimentos se pueden realizar en ingravidez?

La ingravidez permite estudiar los objetos hacindolos flotar en el aire sin tocarlos. Esto es especialmente adecuado para los casos en los que el objeto en cuestin no se puede tocar, porque est cargado de electricidad, por ejemplo.

Al igual que la gravedad, la fuerza elctrica afecta al volumen de los cuerpos. Para los electrones, que son muy ligeros, domina la gravedad. Sin embargo, para objetos ms grandes, como las gotas de agua, esto ya no es as. Hoy en da, podemos encontrar gotas cargadas elctricamente tanto en la industria (aerosoles de metal y pintura) como en la investigacin fundamental (gases de gotas cargadas elctricamente).

Las espumas se comportan de forma muy diferente cuando no hay gravedad que las deforme. El astronauta Frank De Winne posa en la EEI con el experimento FOAM Stability.
ESA, CC BY

En la vida cotidiana, las nubes albergan gotas de agua cargadas de electricidad. Esta electricidad es la fuente de los rayos. Sin embargo, el mecanismo por el que las gotas se cargan y las interacciones que sufren (colisiones, fusiones, roturas) se conocen relativamente poco. Al realizar experimentos en ingravidez, es posible hacer que las gotas interacten y observar su dinmica durante varios segundos, sin tocarlas y sin que sean perturbadas. Tambin es posible estudiar la influencia de la carga elctrica en el tamao de las gotas de lluvia.

En determinadas situaciones, es til realizar experimentos en ingravidez para poner de relieve una fuerza de menor importancia que la gravedad.

Ingravidez para revelar capilaridad

Con su accin sobre todo el volumen de los cuerpos, la gravedad acta a grandes distancias: la Tierra es atrada por el Sol, que est muy lejos. Por el contrario, el campo de accin de la fuerza responsable de la forma esfrica de las gotas de lluvia se limita a la superficie de los lquidos. Esta fuerza se llama tensin superficial. Solo se produce en el lmite entre dos fluidos: el aire y el agua, por ejemplo. Podemos constatar su existencia en algunas situaciones concretas. Por ejemplo, necesitamos soplar para producir una burbuja de jabn. La poca energa que nos cuesta este esfuerzo sirve para contrarrestar la tensin superficial.

Bajo la accin de la gravedad, las espumas se secan. Las burbujas de la parte superior se vuelven delgadas y angulosas; solo las burbujas cercanas al agua permanecen esfricas.
D. Terwagne/U. Lieja, Author provided

Para la mayora de los objetos, la gravedad domina la tensin superficial. Para invertir esta tendencia, debemos considerar los objetos lquidos pequeos: las gotas de agua, por ejemplo. En este caso, la tensin superficial es capaz de imponer la forma esfrica a la gota, aunque est colocada sobre una mesa. Desgraciadamente, si el volumen de la gota aumenta un poco (unos 10 mm son suficientes), la gravedad vuelve a tomar el control y la gota se aplana, convirtindose finalmente en un charco.

Para aprovechar el efecto de la tensin superficial, varios estudios sobre la ingravidez se centran en la espuma de jabn. Con sus cientos de burbujas, las espumas tienen una gran superficie lquida y maximizan el efecto de la tensin superficial. Por efecto de la gravedad, el lquido de la espuma tiende a hundirse y la espuma se seca, muriendo finalmente. En ingravidez, este fenmeno desaparece y es posible estudiar las espumas hmedas. Las caractersticas (estabilidad, resistencia mecnica, etc.) de estas espumas hmedas permiten comprender mejor la fisicoqumica de estos materiales particulares. Los resultados de esta investigacin proporcionan informacin til en muchos campos industriales (por ejemplo, para el desarrollo de materiales ligeros y resistentes) y en la ciencia fundamental (flujos de fluidos confinados).

Exploracin espacial a menos de 400 kilmetros de la Tierra

Al tratar de ocultar la accin de la gravedad, la investigacin en microgravedad e ingravidez hace de la conquista del espacio un medio, no un fin. Complementa los programas destinados a comprender la inmensidad del universo, y ofrece la oportunidad de abordar los vuelos tripulados con un mejor conocimiento del entorno en el que se sumergirn los astronautas. Todos estos resultados se obtienen, por tanto, permaneciendo muy cerca de la superficie de la Tierra: un vuelo parablico tiene lugar a una altura de unos 10 kilmetros y la EEI est a solo 400 kilmetros de la Tierra.

Tomado de QUO

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