Física en la Cabrera Regional (Tecamachalco)

"La ciencia no se detiene"

Ruedas para movernos en el espacio

A un nivel básico, nuestra intuición maneja leyes físicas sin que nos demos cuenta. Por ejemplo, sabemos que la patinadora de la imagen de la izquierda, que está girando con el cuerpo extendido, aumentará notablemente su velocidad de giro cuando alcance una posición similar a la de la patinadora de la derecha, que tiene concentrada su masa en torno al eje de giro. Este aumento de la velocidad de rotación, que proporciona espectacularidad al número, se produce para satisfacer la conservación del momento angular, uno de los principios fundamentales de la naturaleza. Tanto es así que, incluso a nivel microscópico, donde la mecánica clásica hace aguas por todas partes, sigue vigente. Aunque no siempre resulta tan intuitivo…

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Imaginemos una plataforma que es capaz de girar sin rozamiento en torno a un eje central: por ejemplo, una silla giratoria. Sobre dicha plataforma, una persona sostiene una rueda de bicicleta con su eje en posición vertical, tal y como lo hace, de forma aproximada, la chica de la siguiente foto.

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¿Qué ocurrirá si la muchacha hace girar la rueda de la bicicleta? Dado que el conjunto asiento-chica-rueda se encuentra aislado, sin fuerzas que actúen sobre él, y dado que ha aparecido un giro que antes no se producía, el de la rueda de la bicicleta, por necesidad debe haber otro giro que compense al anterior, que haga que el momento angular se conserve: lo que ocurrirá es que el asiento rotará en sentido contrario. Dicho de otra manera, si ella quiere darle la cara a su compañera sin tocar el suelo, lo único que tiene que hacer es girar la rueda de la bicicleta; cuanto más rápido la haga girar, antes lo conseguirá. Y cuando detenga la rueda, el asiento, de la misma forma, cesará en su movimiento.

Por cierto, hagamos un alto en el camino para recordar cómo, de una manera similar, Seymour Skinner utiliza la conservación del momento angular para hacer girar un contenedor y salvar a Ralph de una muerte segura (The Simpsons, episodio 11 de la temporada 20, a partir del minuto 17).

Ahora pongámonos estrictos con el tema del aislamiento del sistema —al fin y al cabo, algo de rozamiento tendría esa silla— y coloquemos a la chica, con su rueda, en el vacío espacial. Cambiando la orientación del eje de la rueda y haciendo girar la misma, sería capaz de girar en todas las direcciones, de mirar adonde le apetezca. Pero tampoco nos duraría mucho ahí fuera la pobre, así que coloquemos algo más útil: por ejemplo, un telescopio como el Hubble. ¿Me seguís?

¿Nunca os habíais preguntado cómo se orienta un telescopio espacial para apuntar a este o aquel objeto celeste? Efectivamente, utilizando ruedas, ni más ni menos. Concretamente, cuatro ruedas fijas (de las cuales, solo tres son estrictamente necesarias para poder cubrir cualquier dirección del espacio tridimensional) controladas por motores eléctricos capaces de girar a gran velocidad. Este sistema permite apuntar los telescopios espaciales con una precisión increíble, así como corregir las desviaciones producidas por el viento solar.

Precisamente el pasado viernes 18 de enero, saltaba la noticia de que el telescopio Kepler, lanzado en 2009 y que lleva nada más y nada menos que 461 candidatos a exoplanetasdetectados, se encuentra en serios problemas debido a su sistema de orientación. En julio de 2012, una de las cuatro ruedas dejó de funcionar. Un fallo en otra supondría, por tanto, el fin de la misión. Esperemos que el aumento de fricción detectado estos días en otra de las ruedas sea un problema transitorio para que siga ofreciéndonos datos tan valiosos.

Fuente: Naukas.com

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Esta entrada fue publicada el 1 febrero, 2013 por en Física y Química, Tecnología.
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