MOVIMIENTOS VERTICALES III. HIPOTÉTICA CAÍDA EN EL INTERIOR DE LA TIERRA


 

 

Entre los modelos que calculan el campo gravitatorio por debajo del suelo terrestre el más sencillo supone un aumento lineal de su módulo con la distancia al centro de la Tierra. Este modelo sería correcto si la Tierra fuera una esfera (de radio R) y su masa (M) se distribuyera homogéneamente. En ese caso, la expresión que calcula dicho módulo (deducción en este documento) en función de la distancia al centro (r) sería:

 

 

Teniendo en cuenta este resultado es interesante imaginar el movimiento que tendría un objeto al que dejáramos caer por el interior de un túnel hipotético que atravesara a la Tierra completamente (desde un punto de su superficie hasta otro situado en sus antípodas): La velocidad del cuerpo aumentaría durante la caída hasta que el objeto llegara al centro de la Tierra.  A partir de ahí, la velocidad del cuerpo disminuiría paulatinamente para volver a ser nula al llegar a la superficie en el punto situado en las antípodas del lugar donde se inició el movimiento. Seguidamente el movimiento continuaría en sentido opuesto, repitiendo las mismas pautas que a la ida para terminar alcanzando, otra vez con velocidad cero, el lugar de lanzamiento. En ese instante el movimiento habría cubierto un ciclo completo que, en ausencia de rozamiento, se repetiría una y otra vez.

 
La aceleración de este movimiento oscilatorio es:
 

 

Por tanto, usando el concepto de que la aceleración del movimiento armónico simple se expresa por, a=-w2r, se concluye que dicho movimiento de oscilación sería armónico simple. Aplicando los valores de la masa de la Tierra, el radio terrestre y la constante de gravitación se obtiene (ver documento) para el mismo un periodo de 1.41 horas.

 
La animación Modellus adjunta reproduce este movimiento.
 

Clic  aquí para descargar la animación [Si no lo tienes instala Modellus 2.5 (32 bits) o Modellus 3 (64 bits)]