Astronauta ISS e assenza di peso

Testo

Perché un astronauta a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) si trova in “assenza di peso” se il campo gravitazionale terrestre a quella quota vale ancora circa l’$89\%$ del valore in superficie? Spiega la differenza tra peso e sensazione di peso.

Soluzione

Il peso vero esiste ancora. A circa $400\ \text{km}$ di quota il campo gravitazionale è ancora circa l’$89\%$ di quello superficiale: sull’astronauta agisce quindi una forza peso $P = mg$ quasi identica a quella che sentirebbe a terra. Non è vero che “in orbita non c’è gravità” — anzi, è proprio quella gravità a curvare l’orbita.

Che cos’è la sensazione di peso. Ciò che percepiamo come “peso” non è la forza gravitazionale in sé, ma la forza normale che una superficie (pavimento, sedia) esercita su di noi spingendoci verso l’alto. È questa reazione vincolare che comprime il corpo e attiva i recettori: la “sensazione di peso”.

Perché in orbita sparisce. L’astronauta e l’ISS sono in caduta libera: la gravità è l’unica forza che agisce e imprime a entrambi la stessa accelerazione $g$. Cadono insieme, con la stessa accelerazione, lungo la stessa traiettoria (l’orbita è una “caduta continua” che manca sempre la Terra). Non essendoci una superficie che spinge contro l’astronauta con una forza normale, manca la sensazione di peso.

$\ev{\text{peso vero } P=mg \text{ presente; forza normale} = 0 \;\Rightarrow\; \text{assenza di } \textit{sensazione}\text{ di peso}}$

È lo stesso effetto che si prova per un istante in un ascensore che inizia a scendere, o sulle montagne russe: microgravità = caduta libera, non assenza di gravità.

Collegamenti

Argomenti: Gravitazione Concetti: Forza peso · Accelerazione centripeta · Orbite Oggetti: Satellite