¿Qué pasaría si me fuera a caer en un enorme hueco planeta?

Question

Imagínese, si se quiere, existe en algún lugar hay un supermasivo agujero planeta. Por alguna razón, este planeta es sólo un caparazón de su existencia y todo lo que queda es la corteza de un tamaño considerable para evitar que se doble sobre sí misma (imaginemos que es estable a 5000 pies de profundidad). Ahora, este planeta era ENORME! Cómo es de grande, usted pide? Suficientemente grande como para que el resto de shell todavía es capaz de mantener un pozo de gravedad lo suficientemente fuerte como para mantenerlo anclado a la superficie.

Bastante limpio, ¿eh?

Bueno, ya que esto es un espectáculo para ser visto por todo el mundo, usted da un paseo a lo largo de y, sin mirar a dónde va, se cae en un abismo y hacia abajo en un agujero que impregna el espesor de la cáscara. Como usted está cayendo abajo y abajo y abajo, usted piensa:

"¿En qué punto me deje caer hacia abajo y empiezo a caer? Y sería yo capaz de mantener la velocidad, ya que la gravedad es una fuerza conservadora, y caer de nuevo a través de otro agujero en la superficie en el lado opuesto? Donde estaría el centro de gravedad, incluso existen? Quiero decir, aaaaahhhhhhh!"

Lo que usted dice, los exploradores y científicos? Un tramo de la imaginación, seguro, pero es físicamente posible? Podría no existe una configuración similar a este donde la gravedad puede ser concentrada en un punto, pero todavía permiten viajar gratis hasta el foco?

Answer 1

Sí, esto es posible. Es perfectamente bien para una masa de configuración para

• producir, para los puntos fuera de una esfera de radio $R$ centrada en $\mathbf r_0$, un campo gravitatorio idéntica a la de un punto de masa en $\mathbf r_0$, y todavía

• estar completamente vacío en el interior de una pequeña esfera de radio $a$$\mathbf r_0$.

La forma esférica-shell modelo que usted describe es el ejemplo más simple de esto.

En adición a esto, su cáscara esférica de un planeta tiene la propiedad adicional de que una vez que están dentro de la cáscara, el planeta de la atracción gravitatoria se desvanecerá. Los objetos no se realice uniforme de movimiento lineal con velocidad constante, hasta que, por supuesto de que alcancen el borde de la concha.

Esto ha sido conocido desde la época de Newton y es uno de los ejercicios estándar en la electrostática (que es matemáticamente idéntica a la de newton de la gravedad) para la física de pregrado. Los esquemas de este tipo son bastante comunes y relativamente divertido para analizar; usted puede encontrar la "gravedad de tren" muy interesante.

Answer 2

Emilio Pisanty la respuesta es un gran día para esta respuesta particular, es decir, no hay, en principio, en el bar de las leyes de la física a una estructura como la suya, y que sería la de la gravedad cero en el interior de la propiedad que Emilio se describe.

Pero, a partir de un material perspectiva, sería prácticamente imposible para un planeta como este para formar a menos que sea muy pequeño. El más estable (de menor energía) configuración de un grupo de la materia es una esfera sólida, que es por qué los cuerpos celestes por encima de un cierto tamaño son esféricos. A lo largo del tiempo huecos sería la depresión en sí mismos debido al estrés, el impacto de un asteroide y similares. Más pequeños que los cuerpos pueden ser nonspherical debido a su fuerza (que se caracteriza por cantidades tales como la resistencia a la fuerza), es decir, las fuerzas internas que pueden soportar antes de ser despojado de distancia y "flujo" como un fluido son cero. De "flujo" hasta que todas las fuerzas son de compresión: materiales tienden a ser mucho más fuerte en la compresión que a la tensión. Pero este límite es alcanzado por el tipo de materia que los asteroides y los planetas son de bastante rápidamente. Echa un vistazo a esta tabla de lunas del Sistema Solar de la NASA y comprobar sus dimensiones: esto le dará una buena idea de este límite. Nada, con un tamaño de varios cientos de kilómetros o más se enumeran como esférica. Un buen ejemplo es Ceres: una muy esférica asteroide (y el más grande de los asteroides). A continuación es una escala de comparación de los asteroides Ceres, Vesta y el Eros y se da un buen cualitativo sentir la redondez versus el tamaño de la relación:

Fuente de la página de la Wikipedia "Ceres (Planeta Enano)"

Estos son sólidas estructuras. El máximo esféricas de tamaño para un hueco de la estructura iba a ser menos.

Una estructura como la suya sería una estructura construida duradera sólo la civilización-de por vida-longitud escalas de tiempo: probablemente mucho menos de un millón de años.

Answer 3

De acuerdo a la shell teorema, la fuerza de la gravedad en el interior de un hueco esférico planeta sería de 0

En el exterior, la fuerza gravitacional sería como si el planeta era un planeta regular. En algún momento durante su caída, la fuerza de la gravedad tira de ti para el centro de disminuir a 0. Si no hay atmósfera en el interior del planeta, sería más lento hasta que llegó a una parada con el tiempo. Sin una atmósfera de detenerte, de acuerdo con el teorema de que no hay fuerza para cambiar su movimiento y le va a caer al otro lado de la cáscara.

Answer 4

Lo que si este planeta existía y se cayó? Vamos a echar un vistazo a eso y ver.

Voy a evitar listado de todas las razones por las que un planeta como este no puede existir y no durará mucho si lo hizo; aquellos que no son divertidas. En lugar de eso, vamos a decir, este planeta, por alguna razón, existen en algunos galaxia muy muy lejana y se hace de algo lo suficientemente fuerte que va a ser todo para el largo plazo (de Modo que es donde todo el adamantium se fue!). Como se mencionó en otra parte, el shell teorema dice que la gravedad en el interior de este grande, de metal, esfera hueca debe caer a cero. Esto sucede debido a que la distribución de la materia en todos los lados tiene una red de cancelar el efecto de la fuerza gravitacional que sentía por nada en el interior de la concha. Pero ahora estamos suponiendo que no hay absolutamente nada en el interior del planeta shell. De verdad es esto realista? (que es, es realista para nuestro realista de la planta de shell escenario? Porque si debe ser realista, debe ser al menos de manera realista no realista. Creo que es un realista requisito).

Así que aquí están paseando en este planeta shell porque, como usted dice, que es un neato-burrito de encontrar (que es el término técnico, creo). Hay aire? O estás en un traje espacial? Si no hay aire, tenemos un problema. Dijo que esta consola tiene un agujero que caen inevitablemente a través de. Cómo de grande es este agujero? 2 metros de lado? (¿Por qué, que no es más grande que una rata womp). Eso significa que la atmósfera está vinculada a la de vacío en el interior de la concha. Te voy a dar dos conjeturas de lo que sucede a continuación; no es bastante. La presión de la atmósfera rápidamente empujar el aire hacia el interior de la cáscara utilizando el orificio con un enorme tubo de Venturi. Por no hablar de la disminución de la gravedad en el camino hacia abajo se continúa el incremento de la velocidad de las moléculas del aire y, por lo tanto, extraer el aire de la atmósfera más rápido. Yo no soy médico, pero puedo decir que haría una gran onda de choque a través de la atmósfera. Usted probablemente no vivir a través de él. Si no, lo que iba a encontrar después de un equilibrio que se alcanza es que ahora el shell no está vacía. Como tal, no sólo usted tiene la resistencia del aire a tratar con cuando usted se cae por el agujero, pero no sería un neto efecto gravitacional dentro de la cáscara debido a la masa de aire que contiene (aunque no tan fuerte como la de la gravedad fuera de la cáscara). El resultado? No se llega de vuelta. Usted va a oscilar un poco y venir a descansar en el centro de la esfera. O vas a ser aniquilado cuando la atmósfera se apresuraron a entrar a la consola, pero no vamos a insistir en cosas desagradables.

Bueno, usted dice, lo que si yo estuviera en un traje espacial y no había atmósfera. Ufff. Tengo un problema ahora. Usted ahora está en una galaxia muy muy lejana, en una gigantesca esfera metálica de aproximadamente el tamaño de una pequeña luna que en su mayoría huecas por dentro y tiene una de 2 metros del eje que conduce directamente a su núcleo. Usted debe esperar regular la gravedad en todo el interior, porque, contrario a lo que la shell teorema dice que en este caso, estoy bastante seguro de que la Estrella de la Muerte había artificial de la gravedad de los generadores.

Answer 5

Tome una pelota de béisbol y ponerlo sobre el nivel del suelo y colocarlo en el agujero.

La fuerza de la gravedad tire la pelota y se acelerará y se sumergen a través del planeta, el vacío, y que en el camino hacia arriba (o hacia abajo desde su punto de vista), la fuerza de la gravedad lento que es el ascenso hasta el punto de que solo te acerca lo hacen a nivel de la tierra en el otro. La pelota se vuelven a crecer(?) pero no le va a hacer fuera de su alcance. Si usted lo deje caer hacia abajo(?) (aquí viene otra vez, y otra vez, y otra vez) que, finalmente, deben establecerse en el centro del hueco del planeta.