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Hilo: [Desafío 1.18] Carros espaciales

  1. #1
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    Predeterminado [Desafío 1.18] Carros espaciales

    ¡Hola a todos!

    En esta ocasión os escribo desde la carretera. He estado unos días visitando el Olimpo de los dioses, celebrando la llegada del Otoño. Una fiesta interesante, sin duda, aunque no tan lucida como la del otro solsticio.

    Tan interesante como la estancia está siendo el camino de regreso. El dios Apolo se ha ofrecido a traerme de vuelta en su carro. ¡Sí! El carro que estáis pensando, el que solía utilizar para llevar el sol a su cénit durante tantos y tantos siglos. "Hasta que Copérnico me dejó sin trabajo en el XVI", tal y como él mismo repite amenudo.

    "No es que me queje", suele continuar, "era un trabajo muy estresante... por ejemplo núnca podía ver el amanecer con ninguna de mis amistades". Conociendo el historial de mi amigo, sin duda eso era un argumento de peso. "Además", preoseguía, "ahora que los mortales dominan el arte de enviar cosas al espacio, ¡podría incluso colisionar con ellos! Un peligro inaceptable... El sol está mucho mejor donde está ahora, sin duda".

    LLegados a este punto, la conversación se centró en los logros de los carros espaciales de los humanos; el Sputnik, Yuri Gagarin, Neil Amstrong, los incontables satélites artificiales de hoy en día, etc. "Lo curioso es que estos mortales lo hacen todo al revés; yo de toda la vida despegaba desde el este hacia el oeste para llevar el sol a su sitio... no obstante, la mayoría de los lanzamientos que he visto de los humanos, ¡lo hacen al revés! Los lanzan hacia el este. Están locos, estos mortales".

    Amigo Apolo... ¡todo tiene su motivo! Sólo hace falta saber Física... y yo se quien puede explicarte por qué los cohetes de las misiones espaciales suelen lanzarse hacia el este.

  2. #2
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    2 (2 msgs.)

    Predeterminado Re: [Desafío 1.18] Carros espaciales

    La respuesta correcta es que los lanzamientos se efectúan en el sentido de rotación de la tierra, para aprovechar el empuje de ésta.

    La clasificación de este desafío es:

    PosNombrePuntosReputación
    1alefriz1050
    2ALV525
    2pablin525
    2N03f3b0525

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    Última edición por pod; 08/11/2008 a las 09:50:02.

  3. #3
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    Predeterminado carros espaciales

    Buenas,

    Pues lo que no considera Apolo es que no hay nada en el espacio que se quede quieto. Todo está en órbita alrededor de otra cosa, o bien se mueve hacia algo o se aleja de dicho objeto.

    Si por ejemplo queremos hacer "apuntar" una nave espacial para que aterrice en un planeta cualquiera (Marte, Venus,... el que sea), no sólo la Tierra y el blanco están en movimiento constante realizando sus respectivas órbitas alrededor del Sol, sino que también nuestro pedestal de lanzamiento en la Tierra está girando a unos 1.600 km/h (aproximadamente) cuando lanzamos el cohete.

    Al elegir un momento para realizar un lanzamiento, se tienen que tener en cuenta muchas cosas. La mayor parte de ellas se refiere a obtener el mayor impulso posible del gran pedestal de lanzamiento.

    La Tierra viaja alrededor del Sol a una velocidad algo superior a 100.000 km/h (aproximadamente). Si nuestra nave espacial está apuntando en la misma dirección en la que ya se dirige la Tierra, recibirá un buen impulso. Además, la Tierra gira hacia el este sobre su eje, una vuelta completa cada día. De modo que si lanzamos el cohete hacia el este, recibirá otro buen impulso debido al movimiento rotacional de la Tierra.

    Si se hace el lanzamiento hacia el este, y elegimos la hora de lanzamiento adecuada para darle al cohete tiempo de acelerar a medida que viaja parcialmente alrededor de la Tierra. Luego, cuando la nave espacial se dirige en la misma dirección que el movimiento orbital de la Tierra alrededor del Sol, el cohete le da un último impulso para enviarlo fuera de la órbita terrestre y dirigirlo por su camino. Por lo tanto, querido amigo Apolo:

    USANDO TANTO EL MOVIMIENTO ROTACIONAL DE LA TIERRA EN SU EJE COMO EL MOVIMIENTO ORBITAL DE LA TIERRA ALREDEDOR DEL SOL, SE PUEDE AHORRAR MUCHO COMBUSTIBLE Y MUCHO TIEMPO EN ALCANZAR NUESTRO LEJANO DESTINO.

    Saludos,
    Última edición por alefriz; 01/10/2008 a las 23:30:51.
    You can be anything you want to be, just turn yourself into anything you think that you could ever be

  4. #4
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    1 gracias

    Predeterminado Carros espaciales.

    Entiendo que para aprovechar la velocidad tangencial de la Tierra como velocidad inicial en el lanzamiento. Si esto es correcto, debería hacerse lo más cerca posible del ecuador terrestre.

  5. #5
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    Predeterminado desafio 1.18

    sere breve.... el movimiento de rotacion se realiza hacia el este =) así que.... para aprovechar esta inercia?

  6. #6
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    Predeterminado 1

    simplemente para aprovechar la fuerza centrífuga de la rotación de la tierra.

  7. #7
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    1 gracias

    Predeterminado carros espaciales

    Los carros se lanzan hacie el este porque así aprovechan la velocidad tangencial debida a la rotación de la tierra sobre su eje.

    - La tierra gira sobre su eje, por lo tanto la velocidad de un objeto en la superficie de la tierra será, la velocidad angular multiplicada por la distancia perpendicular al eje de rotación.
    - La velocidad angular es conocida, una vuelta en 24 horas.
    - Si suponemos que un lanzamiento se produce desde el ecuador, mientras mas cerca de éste mejor, (no solo por este efecto que detallamos ahora, la atracción gravitatoria alli es la menor existente en la superficie de la tierra), utilizamos el radio del ecuador (máximo).

    velocidad = w x R = (2π rad / 24 horas) x ( 6378.14 Km) =
    = 1669.8 Km/hora

    esta velocidad no es para nada despreciable.
    -si se preguntan como es que se aprovecha, piensen que cuando las naves salen "para arriva" desde la tierra, llevan consigo esta velocidad de 1669.8 Km/h en la dirección paralela a la tierra, pero al despegar , la velocidad se mantiene en la misma dirección con lo que ayuda a alejarse de la tierra y del campo terrestre

    - Pueden averiguar que las trayectorias de las naves espaciales no son para nada rectas, no es para nada la forma mas efectiva, vease "orbita de transferencia de Hohmann".

  8. #8
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    Predeterminado carro

    Creo que la explicación es la siguiente (creo):
    Las estaciones de despegue de cohetes espaciales (p.e. cabo cañaveral) estan en el hemisferio norte, la fuerza de coriolis en este hemisferio van de oeste a este, por lo que los cohetes también cogeran este sentido para aprovecharse de la fuerza originada por la rotación terrestre. Creo que es la misma razón por la que si hicieramos un viaje hacía algún lugar del hemisferio norte de este a oeste (p.e. estados unidos) tardariamos más a la ida que a la vuelta. Sin entrar en formalismos matematicos ahi dejo mi humilde respuesta

  9. #9
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    Predeterminado Respuesta [Desafio 1.18]

    Primero examinaré la siguiente situación, que quizás al inicio alguno no entienda que relación guarda con la situación planteada.

    Imaginemos que estamos sobre un carro que se mueve hacia la derecha, y luego nos impulsamos y saltamos hacia arriba

    ¿En qué lugar caemos?

    Para simplificar las cosas supongamos que el carro va con movimiento rectilíneo uniforme, en ese caso caemos en el mismo lugar en el que hemos saltado (esto con respecto al carro), pero con respecto a tierra habremos avanzado la misma distancia que se nos alejó cualquier punto del carro.

    ¿Pero por qué se avanza si se salta para arriba y no hacia adelante?

    La respuesta es sencilla, antes de saltar tenemos un momentum lineal hacia horizontal y como saltamos hacia arriba, en la dirección horizontal para nosotros no actúa ninguna fuerza durante el salto, entonces seguiremos con el mismo momentum lineal durante el salto en esa dirección, esto quiere decir que avanzaremos en esa dirección con la misma velocidad que teníamos antes de saltar.

    ¿Y si salto en la dirección de movimiento del carro?


    En ese caso se avanzará mas que si se saltara para arriba, ya que en este caso el momentum lineal horizontal no se conserva, al saltar hacia adelante estamos ejerciendo una fuerza horizontal para impulsarnos, y eso hará que la velocidad inicial que teníamos se incremente en un cierto valor que dependerá de cuanta sea la fuerza que usemos para impulsarnos.

    ¿Y si salto en dirección contraria?

    Se avanzará menos, similarmente a lo anterior en este caso se le restará a la velocidad inicial una cierta cantidad por realizarse en dirección contraria.

    Ahora vamos al caso del lanzamiento del cohete:

    Primero hay que recordar que la tierra gira de oeste a este, y es por eso que se ve como si el sol saliera por el este y se ocultara por el oeste.

    Entonces cuando algo gira, tiene una velocidad tangencial en cada uno de sus puntos, en particular en el lugar en donde se va a realizar el lanzamiento habrá una velocidad tangencial de oeste a este.

    Si lo lanzamos hacia arriba, igual que cuando se estaba en el carro el cohete saldrá con una velocidad inicial igual a la tangencial (de oeste a este) que es la que tiene a tierra en ese punto.

    Ahora lanzar un cohete significa darle una velocidad tal que se supere cierto límite, en ese caso para hacer las cosas mas sencillas se hace que la tierra nos de una ayudita, pero ¿hacia donde se debe de lanzar par obtener la ayudita? ... a continuación la respuesta:

    • De este a oeste, NO, similar a con el carro, en este caso nos disminuiría la velocidad inicial con la que lanzamos el cohete.
    • Hacia arriba, NO, nos da una ayuda pero no es tanta.
    • En la dirección oeste a este, SI, en este caso la velocidad tangencial con la velocidad que lanzamos el cohete tendrán una resultante más grande que en los casos anteriores y ese es el motivo principal ... se lanza el cohete en esa dirección para que la tierra nos ayude.


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