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Por qué la ida no es igual a la vuelta - Fuerza de Coriolis


La cosas no suelen resultar como intuíamos que resultarían. Los invito a acompañarme en este análisis de la diferencia entre los tiempos de vuelo en la ida y vuelta de un mismo trayecto.
Veamos un ejemplo que aparece, ¿cuándo no? en la Wikipedia, además de unos cuantos otros lugares de internet.

Un avión sale desde Frankfurt hacia Bogotá. El avión se dirige, sin duda, hacia el oeste. Debajo de él la Tierra gira, como siempre, hacia el este. Se podría suponer que, como Bogotá "se acerca" al avión, el tiempo en llegar a esa ciudad se reduciría un poco.

En cambio, si el avión regresa desde Bogotá hasta Frankfurt estaría volando hacia el este. Debajo de él, la Tierra rotaría también hacia el este, haciendo suponer que Frankfurt estaría "alejándose" del avión, con lo que el tiempo necesario para llegar a esa ciudad debería ser mayor.

"Obvio", aseguraría alguien que se deja guiar por su razonamiento basado en la información incompleta que tiene sobre estas cuestiones.

Reloj en mano, midamos los tiempos reales.

El avión tarda unas 12 horas en ir de Frankfut a Bogotá pero solamente 10 horas en regresar de Bogotá a Frankfurt. Con lo que las suposiciones anteriores se derrumban. ¿Qué ocurrió que no tuvimos en cuenta?

El avión no vuela lo suficientemente alto como para que no influya sobre él la fuerza de gravedad terrestre. Por tanto no es verdad que Frankfurt se esté alejando de él. Todo se está movimiento "en conjunto". Si un helicóptero ascendiera en Bogotá y mantuviera su posición algunas horas, al volver a tierra lo haría exactamente en el mismo lugar en el que ascendió. No habría cambiado su posición relativa con respecto a la Tierra porque ambos están rotando juntos hacia el este.

Vayamos a los cálculos. Si la Tierra rotara a 1600 km/h en la latitud en la que estamos en Bogotá, no lo notaríamos, y antes de despegar diríamos que estábamos "en reposo". Aunque ya vas viendo que no lo estábamos, pues rotábamos con la Tierra y nos movíamos a 1600 km/h.

Pero para un astronauta en la Estación Espacial sí nos estábamos moviendo a esa velocidad. Y Bogotá también. Y Frankfurt también. Bogotá perseguiría a Frankfurt a esa velocidad y Frankfurt escaparía de Bogotá a esa velocidad. Para los observadores en la Tierra o en el avión, es como si todo estuviera en reposo.

Queda una cuestión: si la rotación de la Tierra no influye en ellos, ¿no deberían ser entonces iguales el tiempo de ida y el tiempo de regreso?

El motivo de la diferencia es otro. Por su forma casi esférica, la velocidad de rotación de cualquier punto de la superficie alrededor del eje de la Tierra depende de la latitud geográfica del punto: será máxima en el ecuador y mínima (o nula) en los polos. Cuando el aire va del ecuador a los polos es impulsado por la diferencia de temperaturas y eso lo "desvía" hacia el este. Si el avión va de Bogotá a Frankfurt, el efecto del aire es "a favor" y aumentará su velocidad, disminuyendo el tiempo de viaje. En cambio, si va de Frankfurt a Bogotá será "en contra", disminuirá la velocidad y aumentará el tiempo de viaje.

Ese efecto del viento es la "fuerza de Coriolis". Recibe su nombre de Gaspard Gustav Coriolis, matemático e ingeniero francés que en 1835 expresó que todo sistema en rotación ejerce sobre cualquier objeto que se desplace sobre él una fuerza perpendicular a la dirección de su movimiento torciendo su trayectoria.

Te recomiendo una página que quizá te aclare mejor la cuestión:
http://tallex.at.fcen.uba.ar/index_archivos/page0014.htm

Para que sigas comprobando que lo que William Shakespeare puso en labios de Hamlet tiene permanente vigencia: "Hay más cosas en el cielo y la tierra de las que tu filosofía piensa".

Prof. Daniel Aníbal Galatro
Esquel - Chubut - Argentina
Mayo de 2014

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