La fuerza centrífuga en Cita con Rama de Arthur C. Clarke

Question

Actualmente estoy leyendo la obra de Arthur Clarke Cita con Rama. Rama es un artefacto alienígena cilíndrico de 50 km de largo y 16 km de diámetro que gira lo suficientemente rápido como para proporcionar una gravedad artificial de 0,6G en su larga superficie interior. Los personajes del libro entran en Rama a través de una esclusa de aire en el cubo de un extremo del eje central del cilindro, donde se encuentran sin peso; a continuación, descienden por una serie de escalas y escaleras, haciéndose más pesados a medida que avanzan, hasta que alcanzan el peso total en la superficie.

Un personaje lleva un artilugio volador. Sale del centro, sin peso, con la intención de recorrer el eje a lo largo de toda la extensión de Rama. Se le advierte de que no debe descender hacia la superficie, ya que si baja del todo aumentará el peso (o la fuerza centrífuga) que siente. Pero no estoy seguro de que esto sea cierto.

La fuerza centrífuga no es como la gravedad, que te arrastra hacia abajo. Si no hay nada que le empuje a lo largo de la rotación, no debería sentir ninguna fuerza centrífuga, ¿verdad? Por supuesto, el aire en sí mismo se va a mover junto con la rotación de Rama, pero ¿se movería el aire cerca del cubo lo suficientemente rápido como para ejercer una fuerza lateral seria sobre él, haciendo que tome parte en la rotación de Rama? En teoría, si no hubiera aire, podría bajar casi hasta la superficie (que desde su punto de vista se movería muy rápido) y seguir ingrávido todo el tiempo.

Entonces, ¿estoy pensando en esto completamente mal? ¿O es Clarke?

Answer 1

Hace tiempo, desde que leí el libro, pero creo que su artilugio volador funciona a baja velocidad en el aire. Y por supuesto la atmósfera gira con la lata (más o menos).

En este caso, cuando se desplaza, adquiere más o menos la misma velocidad que tendría de pie en una superficie a la misma "altura" y, en consecuencia, experimenta más o menos la misma pseudogravedad. Puede alterar un poco esta situación volando en dirección al suelo para obtener más pseudogravedad o en dirección contraria para obtener menos. Pero la baja velocidad del aire hace que este efecto sea relativamente pequeño.

A continuación, hay que preguntarse cómo un aparato diseñado para volar en un campo gravitatorio maniobrará en ausencia de éste. O, lo que es más importante, cómo manejaría la situación un piloto acostumbrado a volar con gravedad. Apuesto a que se movería intencionadamente hasta donde tuviera suficiente pseudogravedad para orientar la nave. Eso no debería costar mucho y puede ajustar sus superficies de control para obtener menos sustentación, pero al menos la nave volará como él espera que lo haga.

Answer 2

Acabo de encontrar tu pregunta porque estaba pensando lo mismo, mientras leía el pasaje de 'Libélula'. Como dijo Dmckee, debe haber efectos aerodinámicos por la rotación (la moto de aire no se movería de otra manera), pero no tiene sentido que sienta 0,3g o lo que sea, ya que no está en un pozo de gravedad. Sería más bien como bucear en una piscina con corriente, o en un río de movimiento lento. Sólo se sienten las "fuerzas centrífugas" cuando algo está cambiando la dirección de tu aceleración lineal, lo que, en este caso, no es nada.

Cuando la tripulación asciende por las escaleras, efectivamente sentiría un vector de fuerza pseudogravitatoria por ese efecto, que disminuiría al acercarse al eje de rotación.

También podrían bajar flotando hasta la superficie exterior desde el "polo", pero se encontrarían con un poco de atropello cuando hicieran contacto.

Answer 3

Sin aire, tienes razón.

El aire hace que esto sea totalmente diferente. No recuerdo haber mencionado que haya fuertes vientos cerca de la superficie, lo que significa que el aire se mueve con el cilindro. El aire se acelera hacia fuera ("hacia abajo"), y la libélula se aceleraría con él. A lo largo del cubo, el aire no se movería mucho, y habría un gradiente de velocidad del viento que aumentaría constantemente a medida que te alejas del cubo.

Answer 4

Además,

Si en el suelo, correr en una dirección sería muy duro, y la otra dirección podría hacer que te salieras del suelo.

Así que,

Volar con rotación, muy lentamente, anularía por completo la fricción del flujo de rotación del aire, si es que eso ocurre. ¿Literalmente? El flujo de aire del viento sería como un exceso lejano del flujo de rotación.