La Microgravedad:
Un laboratorio del siglo XXI
Jaime Navares, Pablo Canga, Diego Gómez,
Miguel Cebrián, Ricardo Moreno
Colegio Retamar, Diciembre 2004
ÍNDICE
1.- ¿QUÉ ES LA MICROGRAVEDAD mg ?
2.- ¿DÓNDE SE CONSIGUE LA mg ?
3.- ÁREAS DE INVESTIGACIÓN
ÍNDICE
4.- UN EJEMPLO: LA MISIÓN DE PEDRO
DUQUE STS-95
5.- EXPERIMENTOS EN mg EN LA
LANZADERA DEL PARQUE DE
ATRACCIONES
6. CONCLUSIONES
1.- ¿QUÉ ES LA mg ?
¿QUÉ ES LA mg ?
•Isaac Newton estableció que la fuerza
gravitatoria es directamente proporcional al
producto de las masas e inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia:
F G
m1  m 2
r
2
m 1 , m 2  masas
r  distancia
•Henry Cavendish: midió el valor de la constante
G= 6’67·10-11 N·m2·kg-2
•Siempre hay algo de gravedad, al haber atracción
entre masas cercanas. Por ejemplo, el Sol nos
atrae con una g = 0’03 m·s-2. Sin embargo, se
pueden conseguir ámbitos con mg .
¿QUÉ ES LA mg ?
Microgravedad mg: Es un entorno en el
que desaparece el peso aparente de las
cosas.
Características de la mg :
-Se ven reducidos los efectos locales
de la gravedad.
- Los objetos parecen no tener peso.
2.- ¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
a) En caída libre. Ejemplo: un ascensor
Si el ascensor está en reposo o con
velocidad constante, el peso que registra
una persona no variará con respecto a su
peso en la superficie de la Tierra.
Si el ascensor sube con
aceleración
constante,
la
persona del interior se sentirá
más pesado de lo normal .
¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
Si el ascensor desciende con aceleración
constante, el peso que registrara la
persona será más pequeño de lo normal.
Si el ascensor está en caída
libre, la persona del interior cae
con la misma velocidad que el
ascensor, por lo que no
registrará peso aparente: su
interior es un sistema de
MICROGRAVEDAD mg.
¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
2.- ¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
b) En torres de ensayos, como la Glenn 2’2
Second Drop Tower de la NASA, en Ohio. Utiliza la
caída libre para crear ambientes de mg durante 2’2
segundos.
¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
2.- ¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
c) En aviones en trayectoria parabólica, como el
A300 de la ESA o el KC-135 de la NASA. Se
encuentran en mg mientras atraviesan la rama
superior de la parábola, durante unos 20 s.
2.- ¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
d) En cohetes suborbitales. Es similar al caso del
avión, pero a mayor distancia y altitud. Se
consiguen varios minutos de mg.
2.- ¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
¿DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
e) En satélites y estaciones orbitales, como el
Skylab, la Mir o la ISS. Están en continua caída
libre, y por tanto en mg de forma permanente.
3.- ÁREAS DE INVESTIGACIÓN EN mg
ÁREAS DE INVESTIGACIÓN
-Biología y medicina
-Cristalización y
nuevos materiales
-Combustión
-Fluidos
4.-LA MISIÓN DE PEDRO DUQUE STS-95
-Se hicieron experiencias con fluidos
calientes.
LA MISIÓN STS - 95
-Se estudió el equilibrio y la percepción
en el espacio, así como los cambios en el
sistema inmunológico humano
-Se investigó el sistema cardiovascular
humano
-Se exploró la mejora de las propiedades
ópticas en materiales ultraligeros
-Se estudió el Aerogel
-Además se probó un sistema técnico
para el HTS y se desplegó un satélite
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
5.- EXPERIMENTOS EN mg EN EL PARQUE
DE ATRACCIONES
LA LANZADERA
•Consiste en la caída libre de sus
elevadores desde una altura total de 60
metros.
•Conseguimos hasta tres segundos de mg
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
EXPERIMENTO I.-El péndulo en microgravedad
•La ecuación del período de oscilación de un
péndulo con gravedad normal es:
T  2
l
g
•En microgravedad
la g = 0, por lo que
T es infinito, es
decir, deja de
oscilar.
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
EXPERIMENTO II: El muelle en microgravedad.
Bajo los efectos de la gravedad se produce
un alargamiento :
F gravitator ia  m  g
F restaurado ra  k  x
En un entorno de microgravedad, desparece
el peso, por lo que la única fuerza que queda
es la restauradora.
EXPERIMENTO III: El agua en microgravedad.
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
Propiedades del agua:
•Es líquida a temperatura ambiente
•Tiene tensión superficial
•Hay fuerzas de cohesión entre sus
partículas
•Se adhiere a las paredes.
•Adquiere la forma del recipiente que la
contiene, debido a la fuerza gravitatoria.
¿De qué forma se manifestará el agua si
no es atraída por la gravedad?
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
En microgravedad el agua adopta forma
esférica, por la tensión superficial.
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
EXPERIMENTO IV: Burbujas en microgravedad
•Bajo los efectos de la gravedad, las burbujas
poseen menor densidad, por lo que ascienden.
•En un entorno de microgravedad, donde no se
registra peso, las burbujas quedan estáticas, no
hay flotación.
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
EXPERIMENTO V: Estudio de diversas mezclas
heterogéneas en microgravedad.
Objetivo: observar el depósito de granos en
el agua, simulando la cristalización.
•Bajo los efectos de la gravedad las lentejas y los
garbanzos precipitan al fondo del recipiente
•En un entorno de
microgravedad, la
precipitación se
detiene.
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
Ejemplo 2: Garbanzos en agua
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
Ejemplo 3: Arena en agua
•La precipitación de la arena sobre el fondo se puede
comparar con la sedimentación de materiales.
•En la actualidad, se buscan aplicaciones de la
sedimentación en microgravedad para la obtención de
cristales muy puros y otros materiales.
EXPERIMENTO VI: Una vela en microgravedad.
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
En la lanzadera no se aprecia
al haber mucha luz.
Usamos la caída libre por el
hueco de las escaleras del
Colegio. Tres plantas de caída
suponen dos segundos de
microgravedad.
Resultados:...
EXPERIMENTACIÓN EN EL
PARQUE DE ATRACCIONES
Bajo los efectos de la
gravedad la llama adquiere
forma puntiaguda, debido a
las corrientes de
convección ascendentes.
En un entorno de
microgravedad no hay
esas corrientes y la llama
es esférica.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
La microgravedad se produce en la caída libre de los
cuerpos.
Se usa en Torres de ensayo (2 ó 3 segundos), en aviones
( 20-25 segundos), en vuelos suborbitales (varios minutos)
y en satélites o estaciones en órbita (de forma
permanente).
Es un ámbito de investigación actual y con mucho futuro
en el siglo XXI, especialmente con la Estación ISS en
pleno funcionamiento.
La investigación se hace fundamentalmente en cuatro
campos: biológico-médico, nuevos materiales, combustión
y comportamiento de líquidos.
Un ejemplo: los objetivos de la misión STS-95, en la que
participó el astronauta español Pedro Duque.
Se describen 6 ensayos en microgravedad realizados
en el Parque de Atracciones de Madrid.
FIN
FIN
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