Interstellar and the Miller planet: introducing the concept of gravitational differential force

Authors

DOI:

https://doi.org/10.55767/2451.6007.v34.n2.39486

Keywords:

Differential gravitational force, Tidal force, Gravitational pull

Abstract

In this work we analyze the formation of giant waves on the planet Miller, described in the science fiction film Interstellar. This planet orbits a supermassive black hole called Gargantua, and is subject to an enormous gravitational pull, which causes gigantic tidal forces. From the concept of gravitational potential, an expression was derived to determine the height of waves due to tidal force on the planet Miller. In this article, we discuss the possibility of the existence of this planet under the conditions proposed in the film and suggest some possibilities for teaching concepts and physical phenomena present in this fragment of the analyzed scene.

References

Aggarwal, H. R. e Oberbeck, V. R. (1974). Roche limit of a solid body, The Astrophysical Journal, 191, 577-588.

Andrade, E. C. P. (2000). O professor de ciências e o cinema: possibilidades de discussão, Revista Ciências & Ensino, 1(9), 4-6.

Bezerra Jr, A. G.; de Oliveira, L. P.; Lenz, J. A. e Saavedra, N. (2012). Videoanálise com o software livre Tracker no laboratório didático de física: movimento parabólico e Segunda Lei de Newton. Cad. Bras. Ens. Física, 29, 469-490.

Costa, M. B. (2017). A produção de filmes como ferramenta de aprendizagem sobre história e filosofia da física. Dissertação Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Universidade Federal de Sergipe.

Egbert, G.D. e Ray R.D. (2000). Significant dissipation of tidal energy in the deep ocean inferred from satellite altimeter data, Nature, 405, 775–778.

EHT Collaboration (2019). First M87 Event Horizon Telescope results. I. The shadow of the supermassive black hole, The Astrophysical Journal Letter, 875:L1.

EHT Collaboration (2022). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope results. I. The shadow of the supermassive black hole in the center of the milk way, The Astrophysical Journal Letter, 930:L12.

Epstein, K. J. (2005). Shortcut to the slingshot effect, American Journal of Physics. 73, 362.

Franco, M. S. (1992). A natureza pedagógica das linguagens audiovisuais: lições de cinema 1. In: Cinema: uma introdução à produção cinematográfica. São Paulo: FDE.

Kakalios, J. (2009). The Physics of Super Heroes, pg.37, Segunda edição, Gotham Books.

Kapoulitsas, G. M. (1985). On the generation of tides, European Journal of Physics, 6, 201-207.

Kerr, R. P. (1963). Gravitational field of a spinning mass as an example of algebraically special metrics, Physical Review Letters. 11, 237.

Morais, V. D.; Poletto, B. O.; Ribeiro, E. T.; Gomes, I. F. e Brondani, F. M. M. (2016). Uso de filmes cinematográficos no ensino de física: uma proposta metodológica, Rev. Cient. Fac. Ed. Meio. Amb. 7(1), 189-200.

Moura, G. Y. S. (2019). A física no cinema: recortes de filmes como recurso didático articulado a demonstrações experimentais com suporte arduíno. Dissertação Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia.

Napolitano, M. (2003). Como usar o cinema na sala de aula. São Paulo: Contexto.

Negri, R. B. e Prado, A. F. B. de A. (2020). A historical review of the theory of gravity-assists in the pre-spaceflight era, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering 42(8), 406

NOAA, (2022). National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce, https://tidesandcurrents.noaa.gov/noaatidepredictions.html?id=8638863&legacy=1, acessado em 03/10/2022.

Nowell-Smith, G. (2018). The history of cinema: a very short introduction. Oxford University Press.

Oliveira, W. A. (2011). Telecurso 2° Grau: paradigma no ensino pela TV e legitimação política da Rede Globo, 1977-1981. Dissertação. UNESP, Assis.

Patrick, R. (1994). Rivers of the United States: Estuaries, John Wiley and Sons, 1994.

Patruno, A. e Kama, M. (2017). Neutron star planets: atmospheric processes and irradiation, Astronomy & Astrophysics, 608, A147.

Schwarzschild, K. (1916). Sitzungsber Preuss Akad Wiss Berlin, Mathematical Physics. 189–196 [Tradução para o inglês em: arXiv:physics/9905030 (1999)]

Simões, L. A. S. (2020). O uso de filmes de ficção científica no ensino da relatividade restrita e geral em uma abordagem investigativa. Dissertação Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), Universidade Federal do Pará.

Teixeira, E. S., Peduzzi, L. O. Q. e Freire Jr, O. (2010). Os caminhos de Newton para a Gravitação Universal: uma revisão do debate historiográfico entre Cohen e Westfall, Caderno Brasileiro Ensino Física, 27(2), 215-254.

Terrell, J. (1959). Invisibility of the Lorentz contraction, Physical Review Journal Archive, 116(4), 1041.

Tides Today (2022), https://tides.today/en/c/argentina/santa-cruz/puerto-deseado, acessado em03/10/2022.

Thorne, K. (2014). The science of interestellar. W. W. Norton & Company Inc.

Xiong, Y. e Berger, C.R. (2010). Chesapeake Bay Tidal Characteristics, J. Water Resource and Protection, 2, 619-628.

Zanetic, J. (1989). Física também é cultura. Tese. Faculdade de Educação da Universidade de São Paulo. São Paulo: USP.

Zhong, L e Li, M. (2006). Tidal Energy Fluxes and Dissipation in the Chesapeake Bay, Continental Shelf Research, 26 (6), 752-770.

Published

2022-11-29

Issue

Section

Essays and Special Topics

How to Cite

Interstellar and the Miller planet: introducing the concept of gravitational differential force. (2022). Journal of Physics Teaching, 34(2), 83-96. https://doi.org/10.55767/2451.6007.v34.n2.39486