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Astronauta fora da nave

Imagine um astronauta na seguinte situação: Um astronauta está lá no espaço fazendo uma manutenção num satélite e tal, então ele fica flutuando. Por que ele não cai e se cai aonde ele ia parar?

Pergunta originalmente feita em: http://br.answers.yahoo.com/question/

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Em primeiro lugar é importante destacar todas as experiências reais com astronautas ocorreram em regiões onde havia não desprezíveis campos gravitacionais da  Terra, do Sol e da Lua. Portanto o astronauta e a nave estavam acelerados devido à atração que ambos sofrem por parte da Terra, do Sol e da Lua. Ambos estão submetidos ao mesmo campo gravitacional resultante  naquela região (desprezando-se pequenos efeitos diferenciais notados mais adiante).

Há também um força de interação gravitacional entre o astronauta e nave mas esta é muitas ordens de grandeza menor do que a força que o astronauta sofre por parte da Terra, do Sol, … e podemos portanto, com excelente aproximação, desconsiderá-la.

Vou agora considerar que o astronauta e nave estão nas proximidades da Terra, tal como acontece na Estação Espacial Internacional, onde prepondera o campo gravitacional da Terra sobre os demais.

Ambos, nave e astronuta, então sofrem (quase) a mesma aceleração da gravidade que está dirigida para a Terra e é responsável por manter ambos, astronauta e nave “caindo” constantemente em direção à Terra, isto é, mantendo a órbita em torno da Terra. Desta forma o astronauta  pode permanecer em repouso em relação à nave (mesmo que não exista uma ligação material, como por exemplo um cabo, entre o astronauta e a nave) já que a aceleração relativa do astronauta em relação à nave ou da nave em relação ao astronauta é nula portanto. É interessante notar que a situação é a mesma se o astronauta estiver localizado dentro da nave.

O movimento relativo astronauta-nave portanto independe do campo gravitacional  resultante da Terra, do Sol, … que (quase) igualmente acelera os dois.

De fato existem pequenos efeitos diferenciais em ambos (por isto usei a palavra quase entre parênteses no parágrafo anterior), tão pequenos que podemos ignorar usualmente, associados a forças de maré da Terra, do Sol e da Lua sobre ambos (vide mais detalhes nos endereços abaixo citados).

Entretanto, se de alguma forma o astronauta estiver em movimento em relação à nave (por exemplo, ele se impulsionou para fora da nave), esta velocidade relativa será conservada (enquanto a distância entre eles não crescer muito para que ambos já estejam submetidos a diferentes campos gravitacionais de Terra) e ele poderá se afastar (ou se aproximar) da nave. Para prevenir tal possibilidade é conveniente que o astronauta esteja ligado por um cabo à nave pois então o cabo impedirá que ele se afaste indefinidamente da nave.

Finalmente, é importante destacar que o eventual movimento acelerado do astronauta  em relação à nave NÃO depende da Terra, ou Sol, ou da Lua (que, conforme destacado antes, aceleram igualmente a ambos), dependendo apenas de alguma outra ação, por exemplo, um empurrão para fora da nave ou algum sistema de propulsão no traje do astronauta. Vide mais detalhes em Unidade de propulsão do astronauta.

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