Microgravedad en la clase

La llegada a la luna

Corría el año 1969, estábamos en la escuela y la maestra nos llevó a la sala central donde había un televisor. Nos sentamos todos alrededor de la tele y nos explicó que veríamos, por primera vez, un hombre en la Luna. No lo podíamos creer, ¡la Luna! ¡Quedaba tan lejos! Y vimos un hombre vestido en su traje espacial plantando una bandera en la superficie de la luna.

De esto hace ya 50 años. Hoy tenemos varios satélites orbitando la Tierra y muchas estaciones espaciales fueron y volvieron del espacio. En breve, estaremos volviendo a la Luna.  

Las estaciones espaciales, como por ejemplo la Estación Espacial Internacional (ISS, o ‘International Space Station’ por sus siglas en inglés) que todavía está en órbita, sirven para realizar estudios acerca de cómo se comportan en ambientes extraterrestres el cuerpo humano, las plantas e insectos, entre otras cuestiones.

Cuando los astronautas están en la estación espacial las cosas funcionan de forma diferente que en la Tierra. Por varios motivos, uno es que están muy alto, a unos 400 km de la superficie terrestre y a esa altura el oxígeno escasea. Otro motivo es que los rayos solares inciden directamente sin la atenuación que tienen cuando atraviesan la atmosfera terrestre. Además, en la estación espacial hay un ambiente conocido como ambiente de microgravedad.

Pero, ¿qué es la microgravedad?

Newton, que estaba ocasionalmente en aislamiento por el motivo de la peste negra en 1665, formuló la Ley de Gravitación Universal. La ley explica cómo funciona la fuerza de atracción gravitacional entre los cuerpos y esa ley es la que usamos para explicar la microgravedad.

Sir Isaac Newton, 1702 autor Sir Godfrey Kneller. National Portrait Gallery. Archivo personal.

La microgravedad, como la palabra indica, es una gravedad del tamaño de 1 micrómetro o sea un factor de 10-6 de la gravedad g, donde g es la gravedad terrestre usualmente con un valor estimado de g=9,81 m/s2 en el nivel del mar .

El valor de la microgravedad es un valor aproximado y varía entre 10-3 y 10-6 veces el valor de g, como podrás ver en la figura de más abajo, que relaciona el radio con la velocidad angular (es una medida de la velocidad de rotación).

Figura que relaciona el radio (eje y) y la velocidad angular ω (eje x). El rectángulo en gris muestra la velocidad angular y el radio para una rotación lenta y valores de 10-4 e 10-6 de g. Fuente Hasenstein, 2012.

Cuando los astronautas y los objetos están en la ISS, como la nave está orbitando, tienen una sensación de estar flotando. También conocida como ‘sensación de ingravidez’.

Cuando los objetos son sometidos a la condición de microgravedad presentan comportamientos diversos. Por ejemplo, una gotita de agua va a tener forma esférica en lugar de la forma de gota (Video 3) y una llama de vela ira tener forma arredondada en lugar de la forma alongada que adquiere debido a las corrientes de convección de aire.

No te pierdas el siguiente video que muestra el comportamiento del agua en el espacio.

En la Tierra podemos hacer varias experiencias para conseguir un ambiente de microgravedad, algunas simples y algunas muy difíciles y caras. Una experiencia, por ejemplo, es la torre de caída libre.

Torre de caída libre de la NASA (Marshall Space Flight Center Drop Tube Facility).

Quien ya fue al parque de diversiones y se animó a subir en la torre de caída libre pudo sentir el frío en la barriga por unos segundos durante la caída. El objetivo de esas experiencias es poder observar los comportamientos y realizar medidas de las reacciones que presentan los objetos y materiales en ese ambiente.

Otra de las formas de realizar experiencias en ambiente de microgravedad es usar un clinostato.

¿Qué es un clinostato?

Es un aparato cuya invención es atribuida a Julius von Sachs que, en 1879, construyó un clinostato con mecanismos de un reloj.

Imagen de un clinostato. Fuente: http://web.tiscali.it

El clinostato es utilizado para el estudio de los efectos de la microgravedad particularmente en semillas .

¿Y por qué en semillas?

Las semillas contienen los embriones de plantas que presentan características específicas para la continuación de la especie que, en condiciones adecuadas de  humedad y temperatura, dan lugar a un nuevo organismo. La auxina, una hormona de las plantas, tiene un efecto característico en el crecimiento obedeciendo a la acción de la gravedad. Este tipo de respuesta o tropismo se llama gravitropismo. Este fenómeno hace que, cuando la semilla germina, la raíz crezca hacia abajo.

Pues bien, ¿y qué pasa si la gravedad se modifica?

Si la semilla ha germinado en un ambiente de microgravedad, la raíz va a obedecer a esa microgravedad y la dirección de crecimiento será siguiendo la dirección de ésta. Este es el motivo por el cual se usan clinostatos para el estudio del comportamiento de las raíces.

Esta experiencia es simple de llevar adelante y podría ser realizada en las clases. En el mundo existen algunos grupos que ya lo experimentaron, como por ejemplo, el grupo del Programa Profundiza de Andalucia y la guía de las Naciones Unidas que incentiva la experiencia para profesores de biología (UNOOSA, 2013).

Etapa de construcción del clinostato 1D del Grupo de Estudios de Microgravedad del IF Sudeste MG. Archivo personal.

Llevar a la clase ese conocimiento fue la motivación que nos llevó a hacer este estudio relacionando la física, la ingeniería, la enseñanza técnica y la biología. En este proyecto del Grupo de Estudios de Microgravedad del IF Sudeste MG, Brasil, estamos construyendo un clinostato 1D (Foto  de abajo) con materiales de bajo costo. Pronto les contaremos cómo funciona …

Fuentes consultadas:

BBC Noticias, 2018

Hasenstein, K. H. e van Loon, J. J. W. A., 2012.  Clinostats and Other Rotating Systems—Design, Function, and Limitations.

Baliscei y Rodrigues Jr, Microgravity indoor

Nasa, 1995

Dauzart, et al. 2016. The Effects of Clinorotation on the Host Plant, Medicago truncatula, and Its Microbial Symbionts.

Diana Tuyarot

Autora: Diana Tuyarot.

Diana es doctora en Física, enseña en el IF SUDESTE MG Campus Juiz de Fora. Trabaja con proyectos de forma interdisciplinar e inclusiva. En el tiempo libre prefiere lectura y viajar

1 comentario
  1. Mauricio dice

    interesante,

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