#50 Re: Agujero a través de un planeta
Bueno, gente. Pongamos las cosas en claro. No soy estudiante avanzado de física ni nada de eso, pero estudié un par de años en 2 facultades de ingeniería y esto es bastante básico. En primer lugar hay que leer bien la pregunta.
La consigna era UN PLANETA EN EL QUE SÓLO ACTÚA LA FUERZA DE GRAVEDAD, es decir un planeta aislado, donde no participan fuerzas externas. Aislado, es aislado (aunque suene estupido, muchos no entienden este concepto). No hay universo, no hay orbitas, no hay aire, no hay nada mas que el planeta y la persona que se arroja al agujero. Tambien decir que el agujero ya está echo en un sistema aislado significa que es un sistema estable, por lo tanto no colapsaría nunca. También estamos suponiendo que la fuerza de gravedad se concentra en el centro de esta esfera ideal, ya que como dijeron por ahi, la furza de gravedad que un cuerpo ejerce sobre otros es la sumatoria de las fuerzas que ejercen cada una de sus partículas. Todos los cuerpos ejercen una fuerza sobre los otros, pasa que en la vida cotidiana los cuerpos son tan chicos (como el cuerpo de una persona o camion o edificio) que la "gravedad" que éste ejerce es despreciable.
Por supuesto, este sistema no existe, ni existió ni existirá jamás, ya que es sencillamente imposible. Si nos vamos a lo más básico, el muchacho moriría con solo estar presente en el lugar, por el simple hecho de no tener aire o reventaría por la falta de una atmósfera que ejerza presion sobre él (si no hablamos de superman, como se dijo por ahi), así que si alguien pretende ver algo similar a esto, que lo sueñe o lo dibuje. Más adelante amplío un poco este tema.
Pasando a la cuestión matemática, efectivamente el sistema describiría un MAS o movimiento armónico simple o resorte ideal o como quieran llamarlo. El hecho de que algo se quede estático de un instante a otro en el centro de la tierra es de película (creo que lo vi en los simpsons, también ;-), sería como desacelerar instantáneamente un objeto que viene a mucha velocidad, lo que significa, aplicar una fuerza inversa (en sentido y modulo) a su movimiento que contrarreste la energía cinética que tiene el cuerpo en ese instante. Además de ser muy grande la fuerza necesaria, el centro de este planeta sería la parte del planeta en donde no habría fuerzas, o mejor dicho, donde éstas estarían equilibradas y su sumatoria sería cero (siempre suponiendo las condiciones ideales de las que hablamos). En conclusión, NO SE DETIENE EN EL CENTRO, de ninguna manera.
El tema acá pasa por una cuestión de velocidades y aceleraciones, que son dos cosas totalmente distintas. La velocidad es la relación entre distancia y tiempo, es decir, la distancia que se traslada un objeto en una unidad de tiempo o, por ejemplo, los kilómetros que recorre en una hora. La aceleración es una relación entre velocidad y tiempo, es decir, determina cuánto varía la velocidad en una fracción de tiempo. Una fuerza no genera velocidad directamente, sino que genera una aceleración en un cuerpo, ésta aceleración afecta al cuerpo de distintas formas, dependiendo el estado del cuerpo en el instante que se le aplica la fuerza. La aceleración en función de una fuerza aplicada a un cuerpo se calcula de la siguiente manera: F=m x a, es decir que la fuerza es igual a la masa por la aceleración.
Dijimos que el cuerpo se suelta con velocidad cero en un lado del planeta. A partir de allí se empieza a acelerar. A medida que llega al centro del planeta, la fuerza es constante y por lo tanto la aceleración es constante, pero la velocidad aumenta cada vez más (esto es MUY IMPORTANTE). Cuando llega al centro del planeta, la sumatoria de fuerzas en ese punto es cero, es decir que el cuerpo no tiene ninguna influencia y deja de ser acelerado, pero ya alcanzó la velocidad máxima. Debido a ésta velocidad, el cuerpo pasa el centro de la tierra y a partir de ese momento vuelve a ser acelerado, pero esta vez en sentido contrario a la velocidad, entonces, en vez de acelerar cada vez más, DESACELERA cada vez más. Al ser un planeta perfectamente esférico, etc. ésta "mitad" del movimiento va a ser exactamente igual a la anterior, pero en ves de acercarse al centro del planeta se aleja y en ves de acelerar desacelera, y cuando llegue a la superficie (del otro lado) va a tener una velocidad igual a cero. Así se repite el ciclo y el movimiento es eterno, describiendo (si se dibuja en un gráfico distancia x tiempo) una onda senoidal.
Volviendo al hecho de ser posible o imposible el sistema, lo ideal y las cuentitas, es todo una cuestión de simplificar las cosas. Por supuesto que todo esto no es posible, pero la física se estudia de esta manera (simplificando todo hasta el punto de aislar los elemento estudiados) por el simple hecho de que el resto de los factores que afectan a un cuerpo son tantos, tan variables y tan complejos que sería imposible para alguien que estudia física básica (y para muchos que estudian física avanzada) estudiar o entender algo. Se hacen calculos ideales y simples, luego se calcula un márgen de error y se estudia si es viable utilizar los resultados con ese márgen de error, si no es viable se refina el cálculo. El cálculo de resultado es muchas veces imposible.
En el ejemplo de una persona pasando por el centro de un planeta perfectamente redondo, se eliminan muchos factores que harían el cálculo muchísimo más complicado, pero era la consigna.
Bue, espero no haber aburrido y que si encuentran algún error POR FAVOR lo comenten, pero no vengan más con eso de que es todo imposible, que no es lo que se preguntaba originalmente (aparte, Impossible is Nothing ;-) ).
Es la simple opinión de un mudito.
Saludos, Matias.