El cañón de Newton
Dispara una bala de cañón cada vez más rápido desde la cima de una montaña hasta que orbite, luego se escapa.
ESO/S. Guisard (www.eso.org/~sguisard) (CC BY 4.0)
El cañón de Newton
¿Qué es esto? Isaac Newton imaginó un cañón en una montaña tan alta que se levanta del aire. Dispara la bola lentamente y cae de nuevo hacia abajo. Dispárala lo suficientemente rápido y el suelo debajo de ella se curva tan rápido como cae, por lo que nunca aterriza.
Cómo usarlo: Ajusta la velocidad de lanzamiento con el control deslizante o un botón de velocidad, luego pulsa Disparo y las tomas anteriores permanecerán en pantalla para que puedas compararlas.
¿Qué tan rápido es eso?
- Tu tiro
- Avión de pasajeros a reacción, aproximadamente 900 km/h (0.25 km/s)
- Bala de rifle, aproximadamente 1 km/s
- Velocidad orbital
- Velocidad de escape
La montaña está dibujado mucho más alto que cualquiera de los reales, por lo que se puede ver.Se ignora la resistencia del aire.
Prueba esto
- Presiona "Jet airliner" y dispara, luego "Rifle bullet" y dispara.Aviso: Incluso las cosas cotidianas muy rápidas no son lo suficientemente rápidas como para orbitar, y por eso se vuelven a caer casi al mismo tiempo.
- Pulsa "velocidad orbital" y dispara.Aviso: La bola va todo el camino y vuelve al cañón, cae todo el tiempo pero no llega al suelo. Así es como la Estación Espacial Internacional se mantiene en pie.
- Dispara un poco más lento que la velocidad orbital, luego un poco más rápido.Aviso: Más lento: se curva hacia abajo y aterriza en parte de la vuelta; más rápido: el círculo se extiende en un largo óvalo que se balancea lejos y vuelve.
- Presiona "Escape speed" y dispara, luego cambia el planeta a la Luna.Aviso: A velocidad de escape la pelota se va y nunca vuelve. En la Luna, con su gravedad más débil, la velocidad orbital es solo de aproximadamente 1.6 km/s.
Las ideas detrás de ella
¿Por qué la bola orbitante no cae?
La superficie de la Tierra se curva hacia abajo en unos 5 metros por cada 8 kilómetros que viajas, y cualquier cosa que caiga cae unos 5 metros en su primer segundo. Así que una pelota que se mueve lateralmente a unos 8 kilómetros por segundo cae 5 metros cada segundo mientras el suelo se aleja 5 metros. Nunca se acerca más al suelo.
¿Por qué una montaña tan alta?
En la Tierra, la montaña tiene una altura de 510 km (8% del radio terrestre), más alta que la Estación Espacial Internacional (cerca de 400 km), por lo que la bola comienza sobre casi todo el aire. Bajando en el aire, la resistencia frenaría y calentaría la bola mucho antes de alcanzar velocidad orbital, por eso los cohetes reales salen primero del aire y luego aceleran lateralmente.
Fuentes: masas y tamaños de los planetas de NASA/JPL (bodies.json); las trayectorias son órbitas exactas de dos cuerpos; velocidades diarias son cifras redondas típicas: los aviones de pasajeros a reacción viajan a unos 900 km/h, y las balas de rifle salen del cañón a una velocidad de entre 0,7 y 1,2 km/s, alrededor de 1 km/s para una rápida.
La gravedad de la Tierra atrae todo hacia su centro, por lo que las cosas caen y se mueven en el espacio.
Más en el glosario →La trayectoria de algo que sigue cayendo alrededor de un planeta o estrella sin golpearlo, porque se está moviendo lateralmente lo suficientemente rápido.
Más en el glosario →La velocidad que debes ir lateralmente para dar la vuelta a un planeta a una altura dada sin caer o volar lejos, justo por encima del aire de la Tierra es de unos 7.8 km/s.
Más en el glosario →La velocidad necesaria para abandonar un planeta para siempre, sin volver a caer, desde la superficie de la Tierra es de unos 11.2 km/s, ignorando el aire.
Más en el glosario →El aire empuja contra un objeto en movimiento y lo ralentiza, pero esta herramienta lo ignora; una bala de cañón real disparada a esta velocidad se detendría y se quemaría por el aire.
Tabla de datos (texto alternativo)
Más lento que la velocidad circular: cae hacia atrás. Entre la velocidad circular y la velocidad de escape: orbita.A o por encima de la velocidad de escape: se va para siempre.
| Planeta | Velocidad de la órbita circular aquí | Velocidad de escape aquí |
|---|---|---|
| Tierra | 7,61 km/s | 10,8 km/s |
| Luna | 1,62 km/s | 2,29 km/s |
| Marte | 3,42 km/s | 4,84 km/s |
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