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viernes, mayo 13, 2005

Peso, masa y Planeta Rojo

Cartel de Planeta RojoHablando ayer sobre la fuerza, la masa y la aceleración, recordé una escena de la película Planeta Rojo, que muestra un error o al menos una confusión entre el concepto de masa y de peso. Casi al final de la película, Val Kilmer consigue despegar en la sonda rusa y termina cerca de la nave Mars-1 donde está Carrie Anne-Moss. Entonces ella sale enfundada en un traje espacial, atada con una cuerda a un motor que puede recoger la cuerda rápidamente. Agarra el vehículo espacial donde está Val Kilmer y activa el motor. La cuerda se tensa y tira de Carrie Anne-Moss, que a su vez tira del vehículo, acabando todos felizmente en el interior de la nave. Pues bien, lo más lógico, dado el tamaño del vehículo, sería que la heroína no hubiese sido capaz de tirar de él de esa forma, por lo que o se hubiera soltado de las manos al sentir el tirón de la cuerda, o se habría dislocado los brazos.

Pero ¿acaso las cosas no pierden su peso en el espacio? Bueno, el que haya leído mis envíos anteriores sobre la diferencia entre ingravidez y caída libre, sabrá que no, que no pierden todo su peso (sólo una parte, dependiendo de la distancia al planeta). Pero eso no es lo importante ahora. Aunque la escena se hubiese desarrollado en mitad del vacío del espacio, a años luz de distancia del planeta o estrella más cercana, una chica de esa constitución no hubiera podido pegar ese tirón al vehículo. ¿Por qué? Pues porque la masa del vehículo seguiría siendo la misma.

¿Y cuál es la diferencia entre masa y peso? Muy sencillo. Como todos recordaremos del cole, la masa es una propiedad de los cuerpos que mide su resistencia al movimiento al aplicarse una fuerza sobre él. De hecho, la Segunda Ley de Newton establece precisamente que si dividimos la fuerza aplicada a un objeto entre la aceleración obtenida al aplicar dicha fuerza, obtenemos un valor constante, que es precisamente la masa (bueno, en realidad la masa no es constante, sino que aumenta con la velocidad, pero ese efecto sólo es apreciable si nos movemos a velocidades cercanas a la de la luz). El peso, en cambio, es la fuerza con la que un objeto se ve atraída por la Tierra (o cualquier otro planeta o satélite en el que estemos). La gente suele olvidar esto y confundir masa y peso. De hecho, normalmente se dice "yo peso 80 Kg" cuando lo correcto sería decir "yo tengo una masa de 80 Kg". Los kilogramos (y gramos y demás múltiplos y submúltiplos) son unidades de masa, no de fuerza.

Pues volviendo a la escena de la peli, por el tamaño del vehículo, podríamos decir que debe tener una mása mayor que la de un coche grande. Pongamos, más de 500 Kg o incluso más de una tonelada. Pese a estar en órbina, flotando grácilmente, el vehículo conserva toda su masa, por lo que ninguna persona podría soportar ese tirón. Cualquiera puede experimentar empujando un coche en un terreno llano, sin marchas metidas y sin el freno de mano. Cuesta mucho hacer que alcance un poco de velocidad. Y una vez moviéndose, cuesta mucho frenarlo (a base de tirones o empujones, no con el freno, claro). Y no tiene nada que ver el que estemos en nuestro querido planeta, ya que si el terreno es llano, la fuerza de gravedad es perpendicular al movimiento que queremos que tenga (y por tanto a la fuerza que nosotros aplicamos), y por tanto, si volvemos a recordar un poco lo que nos enseñaronen las clases de física, no influiría para nada. Podríamos intentarlo en la Luna, y obtendríamos el mismo resultado.

Una pena este descuido, ya que la película trata muy bien otros temas, como los anillos en rotación para generar una pseudo-gravedad medante fuerza centrífuga, que los anillos giren en sentidos opuestos para que el momento angular total sea nulo, o el comportamiento de las llamas y el humo en gravedad cero (¿o es caída libre?).

10 comentarios:

  1. Rondador Nocturno13 mayo, 2005 19:58

    Muy curioso. De esta película me gustó precisamente lo que mencionas de la generación de gravedad por fuerza centrífuga.

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  2. Yo no la he visto. Ahora tendré que buscarla.

    Supongo que el hacer algo así tendría sentido si se partiera del reposo y con una aceleración muy baja asi sería creible el sugetarlo con los brazos, no?

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  3. Exacto. El problema es precisamente que en la peli el cable pega un tirón y los mete dentro a toda velocidad.

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  4. No he visto la película así que no sé exactamente a que te refieres, pero creo que habría que puntualizar dos cosas.

    La fuerza que hay que ejercer para poner el coche en movimiento sobre una supercie "rugosa" sí que depende de la gravedad del planeta, ya que es proporcional a la gravedad Fr= N.m.g

    Si está elevando el coche, en ese caso podríamos despreciar el rozamiento. Si el coche tiene una masa de 500kg, y el planeta una gravedad 10 veces menor que la tierra, la chica sólo tendría que aguantar una fuerza igual a la que aquí movería una masa de 50kg.

    Luego habría que sumarle la fuerza necesaria para alcanzar determinada velocidad, fácil de ver usando la cantidad de movimiento m.v= F.t, pero que como no vi la película, no sé si era mucha o poca como para que su cuerpo aguantara el tirón.

    Felicidades por la página.

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  5. Tienes razón con el rozamiento. Es proporcional a la gravedad. Debería haber añadido que el rozamiento fuese despreciable (los ejes muy bien engrasados, o una pista de hielo).

    En cualquier caso, la escena se desarrolla en órbita, por lo que no hay rozamiento, ni gravedad de la que preocuparse (se compensa con la fuerza centrífuga). La única fuerza a tener en cuenta es la del "tirón". No he medido la aceleración ni la velocidad del tirón que pega el cable, pero a ojo, es bastante fuerte.

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  6. Hay una cosa q no entiendo de la generacion de gravedad mediante la "fuerza ccentrifuga", en la pelicula se ve q giran los anillos, pero el bloque central esta inmovil...¿no deberia ser al reves?

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  7. No, si lo que pretendes es generar pseudogravedad en los anillos. Además, siempre es mejor que la estructura que gire tenga un radio muy grande, para evitar problemas con la aceleración de Coriolis, o que haya un gradiente de fuerzas apreciable (más cerca del eje de giro, hay menos fuerza).

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  8. A eso es a lo q m referia, q las imagenes del interior de la nave parecian ser del bloque central, ya q las pareces no parecian curvas, y habia hasta pasillos. Efectivamente hacer q el bloque central sea el que gire (q no es el caso, ya q se ve claramente q los q giran son los anillos) es poco practico, aunque divertido, una habitacion donde lo q esta cerca de las paredes se ve "atraido" y en el centro las cosas flotan. de hecho, si tenemos "bloque giratorio" de este tipo y parte del reposo con cosas "flotando", aunque gire las cosas seguirian flotando? o el aire haria que las cosas adquirieran el movimiento del bloque?

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  9. Acabo de leer el post de "aviones y la rotacion de la Tierra" y he visto que tiene relacion con mi pregunta anterior de si el aire de dentro de una habitacion de gravedad artificial sigue el movimiento de esta. Que pasa cuando pasamos de una habitacion en "gravedad cero" (caida libre ;) ) a un anillo giratorio?, sentimos el efecto de la pseudogravedad o tenemos que ponernos en contacto con las paredes del anillo para adquirir movimiento, intuitivamente diria que hay que tocar algo que nos trasnmita el movimieno, porque aunhe el aire gire, solo notariamos una corriente de aire, pero no seria capaz de arrastrarnos. Acabo de darme cuenta que la pregunta del anterior post tiene que ver con lo que pasa en la pelicula, y es que cuando la protagonista activa la gravedad, las cosas que estan flotando, caen. Un saludo.

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  10. Pues no estoy muy seguro de lo que ocurriría. Hace tiempo que le doy vueltas a la cuestión, ya que en un episodio de la serie Babylon 5 (no sé si la conoces), uno de los personajes cae de un tren que circula cerca del eje de una estación que genera gravedad mediante rotación (y que da nombre a la seria). La caida es lenta, ya que está cerca del eje, pero a varios metros de distancia está el suelo, con ua gravedad normal. No sé si el personaje debería acelerar poco a poco, o sentiría una especia de viento (del aire en rotación) que lo iría empujando y acelerando, o si el problema es que aunque caiga despacio, como el suelo se mueve a mucha velocidad, sería como caer de un coche en marcha.

    De lo que sí estoy seguro es de que si la sección rotatora está parada, y de pronto comienza a girar, las cosas no "caen" inmediatamente. Aunque hay que tener en cuenta que en la nave de Planeta Rojo, hay compartimentos, paredes, puertas. No es un espacio abierto (como en Babylon 5). Así que los objetos primero golpearían una pared, adquirirían la velocidad de la estructura, y finalmente "caerían".

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