dijous, 8 de març de 2018

La força centrífuga

En el món de la ciència-ficció, sovint els protagonistes per explicar el funcionament d'una determinada estació espacial, o d'una nau espacial utilitzen el recurs de la força centrífuga, alguns exemples es poden veure a les pel·lícules Interstellar de l'any 2014, 2001 o a A Space Odyssey de l'any 1968. Son pel·lícules on es pot veure que s'utilitza el recurs de la força centrífuga per crear gravetat artificial en aquestes estacions espacials fictícies.

La força centrífuga
(Imatge: Wikimedia Commons, NASA, Rick Guidice)
Potser això podria fer qüestionar el per què a l'Estació Espacial Internacional (ISS), no utilitzen un recurs per crear gravetat artificial per als astronautes, però la resposta evident és que, per una banda, avui dia encara no existeix una tecnologia d'aquestes característiques. Per altra banda, la tasca més important actualment per als astronautes és estudiar a través de la recerca i realitzar diferents experiments científics en microgravetat. Per aquest motiu, els astronautes en el seu programa de preparació abans de pujar a l'Estació Espacial Internacional, sempre fan proves a la cambra centrífuga. Es tracta d'una cambra dissenyada per simular artificialment la gravetat a través d'una màquina que genera força centrífuga.

La força centrífuga
Imatge: Wikimedia Commons, NASA

La força centrífuga
Imatge: Wikimedia Commons, NASA
A la foto de dalt, la llista d'experiments científics que fan els astronautes de l'Estació Espacial Internacional. Per altra part, la força centrífuga des d'un punt de vista científic, és un fenomen del món de la física mecànica clàssica que es basa en la tercera llei de Newton basada en l'acció i reacció de la inèrcia. El fenomen succeeix a través d'un sistema de moviment de la rotació causat per la força centrípeta, i fa que els objectes s'allunyin del centre a causa de la velocitat en sentit perpendicular al radi, i fa que els objectes topin amb els límits de la circumferència.

La força centrífuga
Imatge: Wikimedia Commons, P. Fraundorf

A dalt, simulació animada d'una hipotètica estació espacial de 50 metres de diàmetre amb el temps real de la seva rotació.
La força centrífuga
Imatge: Wikimedia Commons, Brews ohare
A dalt, infografia on es descriuen gràficament les diferències entre la força centrípeta i la força centrífuga. D'altra banda, un exemple quotidià per veure com funciona la força centrífuga a nivell d'electrodomèstics, n'hi ha dos de molt clars: la rentadora i l'assecadora de la roba, ja que quan s'inicia la fase de centrifugar a la rentadora, exprem l'excés d'aigua i es veu com la roba té la inèrcia de quedar-se enganxada a les parets del tambor. Això també passa en el cas de l'assecadora de la roba. Evidentment la velocitat i el seu efecte no serà el mateix en un aparell de petites dimensions que en un espai de grans dimensions. Veient com funciona aquest fenomen, també es pot veure la força centrífuga en altres fenomens astronòmics, astrofísics i també aplicats al món de l'enginyeria aeroespacial. Per exemple, en el món de l'astronomia, tant les òrbites planetàries, com els forats negres. El forats negres supermassius del centre de les galàxies també generen la força centrífuga com a fenomen natural, però en aquests objectes astronòmics la força centrífuga és causada per les lleis de la gravetat. Depenent el tipus d'objecte astronòmic, la força centrífuga es genera diferent, per exemple en l'horitzó d'esdeveniments d'un forat negre, no és el mateix que l'òrbita d'un determinat cometa, o d'un exoplaneta al voltant d'una determinada estrella.

La força centrífuga

A la foto de dalt, Messier 51a, la Galàxia del Remolí, localitzada a la constel·lació dels Llebrers, és una galàxia tipus espiral que interactua amb la Galàxia Seyfert2 formada per un nucli galàctic. D'altra banda al planeta Terra, hi ha fenomens naturals que també produeixen força centrífuga, com ara, per exemple l'ull dels huracans i dels tornados, la força centrífuga dels quals es genera pels forts vents, per la pressió atmosfèrica, i pel contrast extrem de temperatures.

La força centrífuga
Imatge: Wikimedia Commons, NASA
A la foto de dalt, l'huracà Ike fotografiat des de l'Estació Espacial Internacional (ISS) per membres de l'expedició 17. D'altra banda, en el món de l'enginyeria aeroespacial, i també en el món del disseny industrial, s'investiguen noves maneres d'aplicar artificialment la força centrífuga, ja sigui innovant pel funcionament de nous invents, o millorar-ne dels ja existents, com per exemple el disseny de compressors centrífugs.

La força centrífuga
Imatge: Wikimedia Commons, Mkoronowski
A dalt, es pot veure una infografia on es descriu gràficament el càlcul i disseny del compressor centrífug d'una turbo-maquinària. Així doncs, veient la importància que té la força centrífuga tant en el món industrial, com també en l'univers, es pot veure que la física ajuda a entendre com funciona la mecànica de l'univers i que, des d'un punt de vista filosòfic, tot sempre dona voltes.

Font: SaraGR

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada

Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament