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Gravedad artificial - Preguntas sobre la estación de giro

He investigado un poco, pero no consigo encontrar las respuestas a estas preguntas en relación con una estación espacial giratoria que simule la gravedad.

  1. Si imaginamos la estación espacial como un donut hueco y que yo estoy flotando en el centro del tubo mientras la estación está parada, ¿qué ocurre cuando la estación se pone en marcha? ¿Cómo se trasladan las fuerzas a mi cuerpo que me empujan hacia el suelo o simplemente me quedaría flotando allí mientras la estación pasa volando?

  2. ¿La estación giratoria se basa en la fricción para simular la gravedad? Si la superficie interior de la estación no tuviera fricción, ¿me movería yo junto con la estación o la estación simplemente pasaría volando a mi lado?

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v6ak Puntos 176

1) Si estuvieras perfectamente posicionado y no hubiera aire en ese donut (tendrías que estar en un traje espacial); entonces flotarías libremente. Es decir, te quedarías quieto; y, desde tu perspectiva, las paredes de la estación parecerían pasar a tu lado a la velocidad a la que la estación giraba. Esto continuaría hasta que la microgravedad te obligara a entrar en contacto con la pared interior (el lado del tubo más cercano al centro de masa de la estación).

2) No. La fricción no desempeña ningún papel, salvo que podría utilizarse para impartirle una aceleración tangencial. Si las paredes interiores de la estación fueran lisas y no tuvieran rozamiento (y eso incluye que no haya rozamiento con el aire), la estación seguiría deslizándose junto a ti, y tú seguirías sin peso.

Es importante señalar que esto es sólo un experimento mental. En la realidad, la fricción del aire (si no hay otra cosa) te aceleraría rápidamente de forma tangencial. Esa aceleración tangencial te lanzaría contra las paredes de la estación espacial exterior, donde el rozamiento no nulo allí ayudaría al rozamiento del aire a acelerarte tangencialmente aún más. Una vez que ganes alguna velocidad tangencial, es inveitable que contactes con la pared exterior y ganes aceleración radial, que percibirías como peso.

Para arrojar algunos números a esto: Una estación espacial teórica de un radio de 900 metros, que realiza una rotación completa cada 60 segundos (para generar aproximadamente 1g en el borde exterior) tendría una velocidad tangencial del tubo exterior de unos 90 m/s. El aire del tubo tendría la misma velocidad tangencial. Si uno se encontrara instantáneamente en este tubo, sin peso y con una velocidad tangencial nula, experimentaría una ráfaga de aire similar a la que se produce cuando uno se encuentra sobre el capó de un Ferrari, yendo a toda velocidad por la Autobahn a 324 km/h (aproximadamente 190 mph).

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Si teorizamos un tubo completamente hueco, ¿qué fuerzas actúan sobre las moléculas de aire?

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Esta es una respuesta muy elegante.... agradable

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@slight --> Si hay alguna diferencia de velocidad entre el aire y las paredes del tubo, entonces la fuerza que actúa sobre la masa de aire por las paredes es la fricción del fluido en la capa límite.

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