Sin t

1
La Microgravedad Un laboratorio del siglo XXI
Jaime Navares, Pablo Canga, Diego Gómez, Miguel
Cebrián, Ricardo Moreno Colegio Retamar,
Diciembre 2004
2
ÍNDICE
1.- QUÉ ES LA MICROGRAVEDAD mg ? 2.- DÓNDE SE
CONSIGUE LA mg ? 3.- ÁREAS DE INVESTIGACIÓN 4.-
UN EJEMPLO LA MISIÓN DE PEDRO DUQUE STS-95 5.-
EXPERIMENTOS EN mg EN LA LANZADERA DEL PARQUE DE
ATRACCIONES 6. CONCLUSIONES
ÍNDICE
3
1.- QUÉ ES LA mg ?

• Isaac Newton estableció que la fuerza
  gravitatoria es directamente proporcional al
  producto de las masas e inversamente proporcional
  al cuadrado de la distancia

QUÉ ES LA mg ?

• Henry Cavendish midió el valor de la constante
  G 66710-11 Nm2kg-2

• Siempre hay algo de gravedad, al haber atracción
  entre masas cercanas. Por ejemplo, el Sol nos
  atrae con una g 003 ms-2. Sin embargo, se
  pueden conseguir ámbitos con mg .

4
Microgravedad mg Es un entorno en el que
desaparece el peso aparente de las cosas.

• Características de la mg
• Se ven reducidos los efectos locales de la
  gravedad.
• - Los objetos parecen no tener peso.

QUÉ ES LA mg ?
5
2.- DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
a) En caída libre. Ejemplo un ascensor
Si el ascensor está en reposo o con velocidad
constante, el peso que registra una persona no
variará con respecto a su peso en la superficie
de la Tierra.
DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
Si el ascensor sube con aceleración constante, la
persona del interior se sentirá más pesado de lo
normal .
6
Si el ascensor desciende con aceleración
constante, el peso que registrara la persona será
más pequeño de lo normal.
DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
Si el ascensor está en caída libre, la persona
del interior cae con la misma velocidad que el
ascensor, por lo que no registrará peso aparente
su interior es un sistema de MICROGRAVEDAD mg.
7
2.- DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
b) En torres de ensayos, como la Glenn 22 Second
Drop Tower de la NASA, en Ohio. Utiliza la caída
libre para crear ambientes de mg durante 22
segundos.
DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
8
2.- DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
c) En aviones en trayectoria parabólica, como el
A300 de la ESA o el KC-135 de la NASA. Se
encuentran en mg mientras atraviesan la rama
superior de la parábola, durante unos 20 s.
DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
9
2.- DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
d) En cohetes suborbitales. Es similar al caso
del avión, pero a mayor distancia y altitud. Se
consiguen varios minutos de mg.
DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
10
2.- DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
e) En satélites y estaciones orbitales, como el
Skylab, la Mir o la ISS. Están en continua caída
libre, y por tanto en mg de forma permanente.
DÓNDE SE CONSIGUE mg ?
11
3.- ÁREAS DE INVESTIGACIÓN EN mg

• Biología y medicina

• Cristalización y nuevos materiales

• Combustión

ÁREAS DE INVESTIGACIÓN

• Fluidos

12
4.-LA MISIÓN DE PEDRO DUQUE STS-95

• Se hicieron experiencias con fluidos calientes.
• Se estudió el equilibrio y la percepción en el
  espacio, así como los cambios en el sistema
  inmunológico humano
• Se investigó el sistema cardiovascular humano
• Se exploró la mejora de las propiedades ópticas
  en materiales ultraligeros
• Se estudió el Aerogel
• Además se probó un sistema técnico para el HTS y
  se desplegó un satélite

LA MISIÓN STS - 95
13
5.- EXPERIMENTOS EN mg EN EL PARQUE DE
ATRACCIONES
LA LANZADERA
EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES

• Consiste en la caída libre de sus elevadores
  desde una altura total de 60 metros.
• Conseguimos hasta tres segundos de mg

14
EXPERIMENTO I.-El péndulo en microgravedad

• La ecuación del período de oscilación de un
  péndulo con gravedad normal es

• En microgravedad la g 0, por lo que T es
  infinito, es decir, deja de oscilar.

EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
15
EXPERIMENTO II El muelle en microgravedad.
Bajo los efectos de la gravedad se produce un
alargamiento
En un entorno de microgravedad, desparece el
peso, por lo que la única fuerza que queda es la
restauradora.
EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
16
EXPERIMENTO III El agua en microgravedad.

• Propiedades del agua
• Es líquida a temperatura ambiente
• Tiene tensión superficial
• Hay fuerzas de cohesión entre sus partículas
• Se adhiere a las paredes.
• Adquiere la forma del recipiente que la contiene,
  debido a la fuerza gravitatoria.

EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
De qué forma se manifestará el agua si no es
atraída por la gravedad?
17
EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
En microgravedad el agua adopta forma esférica,
por la tensión superficial.
18
EXPERIMENTO IV Burbujas en microgravedad

• Bajo los efectos de la gravedad, las burbujas
  poseen menor densidad, por lo que ascienden.
• En un entorno de microgravedad, donde no se
  registra peso, las burbujas quedan estáticas, no
  hay flotación.

EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
19
EXPERIMENTO V Estudio de diversas mezclas
heterogéneas en microgravedad.
Objetivo observar el depósito de granos en el
agua, simulando la cristalización.

• Bajo los efectos de la gravedad las lentejas y
  los garbanzos precipitan al fondo del recipiente

• En un entorno de microgravedad, la precipitación
  se detiene.

EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
20
Ejemplo 2 Garbanzos en agua
EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
21
Ejemplo 3 Arena en agua

• La precipitación de la arena sobre el fondo se
  puede comparar con la sedimentación de
  materiales.

• En la actualidad, se buscan aplicaciones de la
  sedimentación en microgravedad para la obtención
  de cristales muy puros y otros materiales.

EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
22
EXPERIMENTO VI Una vela en microgravedad.
En la lanzadera no se aprecia al haber mucha luz.
Usamos la caída libre por el hueco de las
escaleras del Colegio. Tres plantas de caída
suponen dos segundos de microgravedad.
EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
Resultados...
23
Bajo los efectos de la gravedad la llama adquiere
forma puntiaguda, debido a las corrientes de
convección ascendentes.
EXPERIMENTACIÓN EN EL PARQUE DE ATRACCIONES
En un entorno de microgravedad no hay esas
corrientes y la llama es esférica.
24
CONCLUSIONES
La microgravedad se produce en la caída libre de
los cuerpos. Se usa en Torres de ensayo (2 ó 3
segundos), en aviones ( 20-25 segundos), en
vuelos suborbitales (varios minutos) y en
satélites o estaciones en órbita (de forma
permanente).   Es un ámbito de investigación
actual y con mucho futuro en el siglo XXI,
especialmente con la Estación ISS en pleno
funcionamiento. La investigación se hace
fundamentalmente en cuatro campos
biológico-médico, nuevos materiales, combustión y
comportamiento de líquidos. Un ejemplo los
objetivos de la misión STS-95, en la que
participó el astronauta español Pedro Duque.
  Se describen 6 ensayos en microgravedad
realizados en el Parque de Atracciones de Madrid.
CONCLUSIONES
25
FIN
FIN