Hail Mary Ciencia
Viaje espacial y relatividad

Calculadora de gravedad artificial

Una nave que gira puede simular la gravedad. Elige el radio de giro y las revoluciones por minuto y la calculadora te dice cuántas g siente la tripulación.

Fórmula clave

g = ω² · r · ω = 2π · rpm / 60

Pruébalo

Cómo usar el simulador

En una nave que gira, el suelo empuja constantemente hacia el centro a todo lo que está apoyado en él, y quien va dentro lo siente como peso. Esa gravedad artificial vale g = ω² · r, donde ω es la velocidad angular (en radianes por segundo) y r el radio de giro. El simulador convierte las revoluciones por minuto en ω y te dice cuántas «g» se generan.

Controles

  • Radio: de 5 a 500 m, la distancia del centro de giro a la zona habitada.
  • Velocidad: de 0,1 a 10 revoluciones por minuto.

Qué probar

  1. Con los valores de la Hail Mary (104 m y 2,95 rpm) sale casi exactamente 1 g.
  2. Reduce el radio a 10 m y busca las rpm que dan 1 g: unas 9,5. Girar tan deprisa marea a la mayoría de la gente, por eso los diseños realistas usan radios grandes.
  3. Duplica las rpm con el radio fijo y comprueba que la gravedad se multiplica por cuatro, porque depende de ω².

Cargando simulador…

Por qué girar crea "peso"

Un objeto en movimiento tiende a seguir en línea recta. Si estás dentro de un anillo que gira, el suelo te empuja constantemente hacia el centro para obligarte a seguir el círculo. Tu cuerpo siente ese empuje igual que siente el suelo en la Tierra, así que lo percibes como peso.

La aceleración necesaria es ω² · r, donde ω es la velocidad angular en radianes por segundo y r la distancia al eje. Duplicar el radio duplica la gravedad. Duplicar las rpm la cuadruplica.

Radio grande, giro lento

Con un radio pequeño hay que girar muy deprisa para conseguir 1 g, y eso tiene efectos incómodos. Al mover la cabeza o caminar, la fuerza de Coriolis desvía los objetos y altera el oído interno, lo que provoca mareo. Los estudios en centrifugadoras sugieren que la mayoría de la gente tolera bien unas 2 rpm, y que con adaptación se pueden alcanzar 4–6 rpm.

También aparece un gradiente: la cabeza está más cerca del eje que los pies, así que siente menos gravedad. Con un radio de 10 m y una persona de 1,8 m, la diferencia es casi del 20 %. Con 100 m baja a menos del 2 %.

Ejemplo resuelto

Ejemplo: ¿a qué velocidad girar para tener 1 g?

  1. Queremos 9,81 m/s² con un radio de 100 m. Despejando: ω = √(9,81 / 100) ≈ 0,313 rad/s.
  2. En revoluciones por minuto: 0,313 · 60 / (2π) ≈ 3,0 rpm. Una vuelta cada 20 segundos.
  3. El suelo del anillo se mueve a ω · r ≈ 31 m/s, unos 113 km/h.
  4. Con solo 10 m de radio harían falta unas 9,5 rpm, demasiado rápido para resultar cómodo.

En Proyecto Hail Mary

La nave de la novela puede separarse en dos partes unidas por cables y girar alrededor de su centro para generar gravedad durante el viaje. Con los valores de la nave (104 m y 2,95 rpm) sale casi exactamente 1 g.

Esta herramienta aparece en:Capítulo 8La centrifugadora y la xenonita

Preguntas frecuentes

¿Hay alguna estación con gravedad artificial?

Todavía no. La Estación Espacial Internacional no gira, y la tripulación compensa la falta de gravedad con unas dos horas diarias de ejercicio. Se han probado centrifugadoras pequeñas y experimentos con cables, pero ninguna estación habitada lo usa de forma permanente.

¿La gravedad artificial es igual que la real?

Para el cuerpo se parece mucho, pero no es idéntica: varía con la altura dentro del anillo y aparece la fuerza de Coriolis al moverse. En un radio muy grande esas diferencias son pequeñas.

¿Qué es la fuerza de Coriolis?

Un efecto aparente en los sistemas que giran: un objeto que se mueve hacia el eje o alejándose de él parece desviarse de lado. En la Tierra explica el sentido de giro de los huracanes.

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