viernes, 4 de marzo de 2016

Velocidad de Escape

La velocidad de escape

Si disparamos una flecha al aire, hacia arriba, terminará cayendo. Cuanto más tensemos el arco, más tardará en caer la flecha. La velocidad de lanzamiento con la que la flecha no volvería a caer nunca a la Tierra es lo que se denomina velocidad de escape, ve, y se puede calcular mediante una simple fórmula:
ve= ½ [(2GM)/r]1/2
G = Constante Gravitatoria.
r = Distancia entre el arquero y el centro de la Tierra.
M = Masa de la Tierra.
Si despreciamos la resistencia del aire y otras fuerzas y lanzamos la flecha en una dirección con componente vertical (la dirección del lanzamiento debe tener una de sus componentes en la programación de un radio terrestre), entonces ve =  11.2 Km/s. Se trataría, claro está, de una veloz flecha imaginaria que saldría disparada a una velocidad equivalente a 34 veces la velocidad del sonido.
Es preciso señalar que la masa del proyectil (ya se trate de una flecha o de un elefante) no influye en la velocidad de escape, aunque sí en la energía necesaria para imprimirle tal velocidad. La fórmula de la ve presupone que el planeta es una esfera perfecta y que la masa del proyectil es muy inferior a la del planeta. Eso sí, la ve correspondiente a la superficie terrestre se ve afectada por su movimiento de rotación. Por ejemplo, una flecha lanzada mirando hacia el este desde el Ecuador terrestre tiene una ve igual a unos 107 km/s.
Hay que tener en cuento que la fórmula de la ve se refiere al impulso inicial de la componente vertical de la velocidad del proyectil. Un cohete espacial auténtico no tiene que alcanzar esa velocidad porque puede seguir haciendo funcionar sus motores mientras avanza.

El concepto de la velocidad de escape data del año 1728, la fecha de publicación de El sistema del mundo, de Issac Newton, donde estudiaba los lanzamientos de las balas de cañón a diferentes velocidades analizando sus trayectorias con respecto a la Tierra. La fórmula de la velocidad de escape se puede calcular de muchas maneras, una de ellas empleando la Ley de la Gravitación Universal de Newton (1687), que afirma que los objetos se atraen entre sí con la fuerza directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
F = G (m1m2/d2)
F = Fuerza Gravitacional.
G = Constante Gravitacional. (6.673x10-11 Nm2/kg2)
m1 = Masa 1
m2 = Masa 2



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