120.BIO Hipergravedad. La centrifugadora de «20-G» disponible en el Centro de investigación Ames de la Nasa se utiliza para estudiar los efectos que una aceleración muy grande («hipergravedad») tienen sobre los astronautas y los pilotos de pruebas. Su brazo de 8,84 m de longitud gira horizontalmente alrededor de uno de los extremos. El piloto de pruebas se sitúa en un asiento colocado en el otro extremo y rota con el brazo giratorio. Suponga que sujetamos al dispositivo a un astronauta de 70,0 kg de masa y 1,70 m de altura, como se muestra en la Figura PG4.120. La velocidad de rotación máxima del brazo articulado para las pruebas sobre seres humanos es de 35,55 rpm (revoluciones por minuto). Típicamente, la cabeza de una persona representa el 6,0% de su peso, mientras que sus dos pies tienen un peso combinado de 3,4%. (a) Dibuje sendos diagramas de fuerzas para la cabeza del astronauta y para uno de sus pies durante la rotación. (b) Calcule la fuerza neta que actúa sobre la cabeza del astronauta y sobre cada uno de sus pies cuando el brazo articulado está girando a su celeridad máxima. Exprese su respuesta en newtons y como múltiplo del peso de la cabeza y del pie. Suponiendo que el rozamiento en el asiento es despreciable, ¿qué es lo que ejerce la fuerza de aceleración sobre la cabeza y el pie? (c) Suponga ahora que hacemos girar el brazo articulado a una tasa constante en un plano vertical, con el astronauta colocado como se muestra. Calcule las fuerzas máxima y mínima a las que se verá sometida la cabeza del astronauta.
