Investigant en condicions de microgravetat amb vols parabòlics

La campanya anual de vols parabòlics que promou des de fa anys l’Agència Espacial Europea (ESA) permet que més d’un centenar d’estudiants universitaris realitzin experiències dissenyades per ells mateixos en condicions de gravetat aparent nul·la a bord d’un avió Airbus A300.

La descripció d’aquest tipus de vol, representat esquemàticament en la figura 1, és la següent: l’avió arriba al punt A volant horitzontalment a la seva velocitat màxima. Després s’eleva i quan aconsegueix una altura de 25000 ft sobre el nivell del mar amb un angle de 45º (punt B), redueix la potència dels motors fins al mínim necessari per contrarestar la pèrdua d’energia produïda per la fricció amb l’aire. En aquesta primera fase del vol (tram AB), que dura 20 s, els passatgers noten que el seu pes aparent quasi es duplica.

A partir de B, el vol es pot considerar lliure i, per tant, la trajectòria és parabòlica (per això que aquests vols s’anomenen parabòlics). El vèrtex de la paràbola (punt C) està a una altura de 28000 ft sobre el nivell del mar. Durant el descens, quan arriba al punt D, simètric respecte de B, s’augmenta de nou la potència dels motors per permetre que en el punt E l’avió recuperi el vol horitzontal inicial. En el tram BCD, els passatgers estan en condicions de gravetat aparent zero mentre que en el tram DE, que dura igual que el tram AB, noten novament que el seu pes aparent quasi es duplica.

Aquesta maniobra es repeteix unes 30 vegades en cada vol, que té una durada total d’unes dues hores i permet realitzar experiències en condicions d’ingravidesa (microgravetat) durant el tram BCD.

a) Escriviu les equacions de la posició i la velocitat de l’avió en el tram parabòlic.
b) Calculeu la velocitat de l’avió en el punt B.
c) Calculeu el temps de què disposen els estudiants per fer les seves experiències en condicions de gravetat aparent nul·la en cada maniobra.
d) Calculeu els valors de la gravetat aparent mitjana en els trams AB i DE.

Notes:
1) L’equivalència del peu és 1 ft = 0,30480 m.
2) El valor de la gravetat per a punts propers a la superfície terrestre és 9,81 m/s² .

Per a més informació sobre aquests vols: http://www.esa.int/education/parabolic

Autor d'aquesta pàgina: Olimpíada de Física de l’any 2007.

Aquesta obra està subjecta a una
Llicència de Creative Commons