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Cómo escapar el centro de una habitación sin gravedad?

Imagina que eres un astronauta en la Estación Espacial Internacional y sus compañeros astronautas jugado una broma a usted por tomar toda su ropa y se le pone en el centro de un módulo para que usted no puede llegar a nada, ya sea con sus manos o sus pies.

¿Cuál sería la manera más eficaz para escapar de esa situación si no quiere empezar a orinar?

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deadbug Puntos 853

Puesto que usted tiene el aire alrededor de usted, usted puede tomar una respiración profunda y volar fuera.

No hay realmente ninguna necesidad de girar la cabeza mientras se hace esto, como algunas otras respuestas sugieren. El aire tiene un alto número de Reynolds en humanos escalas, y así la vieira teorema no se sostiene: si bien los movimientos de inhalación y la exhalación son recíprocos, los flujos de aire que crean no están.

(Usted puede comprobar usted mismo mediante la celebración de una mano en frente de su boca: usted puede fácilmente sentir el chorro de aire creado por soplado, incluso con su mano completamente extendida, pero no puede producir inversa "jet" no importa lo duro que usted inhala.)

En la práctica, el impulso producido por la inhalación es bastante insignificante, como las corrientes de aire hacia la boca y la nariz de todos los lados, y que lo único que importa es la manera en que usted exhala. Soplando el aire de su boca en una sola dirección, la de crear una red de flujo de aire en esa dirección, y así, por la conservación del momento, impulsarse en la dirección opuesta. Funciona pulpos y medusas (y vieiras!), y va a trabajar para usted, también. Tal vez no de manera muy eficiente, pero sin duda lo suficiente para llegar a la pared en los lugares más estrechos confines de la ISS. Ahora, si alguna vez hemos de iniciar la construcción de estaciones espaciales con aire grandes burbujas llenas de cientos de metros de lado, entonces esto podría ser un problema, pero hasta entonces usted debe estar bien.

Además, usted puede incluso no necesita recurrir a tales jadeando y resoplando. Real de la estación espacial diseñada para la habitación humana en microgravedad necesita tener activo ventiladores de circulación de aire en cualquier caso, tanto para la distribución de calor (importante para los seres humanos y de equipamiento, ya que la convección no funciona en microgravedad) y para mantener el aire exhalado se acumule alrededor de su cuerpo, es decir, cuando estás dormido. Así, en la práctica, el aire a su alrededor se mueve lentamente de todos modos, y sólo tiene que esperar hasta que este ambiente de flujo de aire empuja cerca de una pared.

Y, por supuesto, en el real de la ISS, dudo incluso hay cualquier espacio suficientemente grande correctamente saque esta travesura. El más grande de los espacios abiertos en la ISS, como el Kibo módulo presurizado, está rodeada de ISPRs que son alrededor de 2 metros (6 ½ pies) de ancho, haciendo que la sección transversal interior de 2×2 metros cuadrados. Incluso si sus compañeros de tripulación de alguna manera a la posición de su cuerpo en sentido longitudinal a lo largo del eje central de un módulo vacío, de modo que usted no podía simplemente llegar y agarrar un mango, que acababa de necesidad de girar alrededor como un gato (o, más probablemente, sólo alrededor de mayal semi-aleatoriamente) hasta que se las arregló para que te conviertas 90° alrededor, momento en el que cualquiera de los dedos de los pies o las manos seguramente debe ser capaz de llegar a una pared.

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Floris Puntos 54054

Vale la pena calcular (en lugar de simplemente especular) algunos de los métodos descritos.

  1. Respirar de una manera, y por el otro. En reposo el volumen corriente es de aproximadamente 0,5 litros; tome una respiración profunda y puede ser de 3 a 5 litros (gracias @Aaganrmu). Que es de alrededor de 4 gramos de material. Si usted frunza los labios para aumentar la velocidad con la que expulsar el aire, usted puede conseguir alrededor de 10 m/s (I estimar a partir de los datos en este papel que mide la velocidad del aire en una tos - 15 m/s y la palabra hablada - 4 m/seg.). Esto le da un impulso de la red de 0,04 kg m/s, lo que significa un astronauta de 70 kg se obtiene una velocidad de la reacción de 0,05 mm/s, la mudanza de 1 cm de cada 20 segundos. Pero si lo haces 10 veces por minuto, su aceleración será de alrededor de $10^{-4}~\rm{ m/s^2}$, tendrá que viajar 2 m (a la pared más cercana) en alrededor de 200 segundos. Sintiéndose un poco mareado por la hiperventilación... tenga en cuenta que no es necesario girar la cabeza: es suficiente para respirar lentamente, y rápido.
  2. "nadar" con sus brazos. Si usted puede cambiar la zona de los brazos por 20 cm$^2$ entre el "adelante" parte de la carrera, y la "vuelta" parte de la carrera, y puede mover la mano con una velocidad máxima de alrededor de 2 m/s 50 cm, el aproximado de la fuerza de arrastre se $F = \frac12 \rho v^2 A C_D = 0.5*1*4*0.02*1.0 = 0.04~\rm{ N}$ - cuatro veces más que la de respirar. Y, por supuesto, usted probablemente puede mover los brazos mucho más rápido - digamos que un trazo completo (dos brazos) por segundo, para una aceleración de $6\cdot 10^{-4}~\rm{m/s^2}$ y de un momento a través de la cápsula de 80 segundos.

La combinación de las dos técnicas, el ejercicio con los brazos, le permitirá respirar más rápidamente (en el pico del ejercicio, un macho adulto puede mover alrededor de 100 litros de aire por minuto - que es 10 veces mayor que el valor que se utiliza). Esto debe cómodamente al lado de la cápsula en menos de un minuto.

Si usted puede aumentar la masa la aceleración, se puede mejorar mucho en estos números. Me examinó brevemente que escupir podría ser la respuesta, pero su boca se secan muy rápidamente. Otros fluidos corporales, mejoraría mucho en el tiempo -, pero dado que todavía tienen que vivir en ese espacio después del hecho, creo que el gasto de un poco más de tiempo a agitar sus brazos, y luego se ríen de los videos que sus compañeros de tripulación, es la mejor aproximación.

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JRT Puntos 97

Hay algunos obvios y aburridos soluciones como respirar, a continuación, girar su cabeza 180 grados y soplar el aire hacia fuera. Repita durante un tiempo suficiente y usted va a construir una red de velocidad.

Más interesante es que si el campo gravitatorio no es completamente uniforme en realidad se puede nadar en ella. Sin embargo este es un pequeño efecto que usted había muerto de vejez (vamos lo largo de hambre) antes de que logró ningún cambio significativo en la posición.

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Rusty Puntos 11

Para el trabajo experimental de la respuesta (con ropa), mira este vídeo de YouTube titulado "los Astronautas de entrar en el nuevo módulo Japonés Kibo", la cual muestra un astronauta que demuestra la capacidad para nadar (lentamente) a través del aire.

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Ethunxxx Puntos 49

Teniendo en cuenta las leyes de Newton del movimiento , las posibilidades son muy limitadas: Usted tiene que acelerar la masa en la dirección opuesta de donde usted quiere ir. Sin embargo, debido a que el aire es el único material que usted puede conseguir el asimiento de y usted no desea utilizar el líquido del cuerpo, usted tiene que utilizar el aire a su alrededor:

  • Como John Rennie ya se ha sugerido, respira y en direcciones opuestas.
  • Realizar mama accidente cerebrovascular, como si estuviera en la natación en el agua. Obviamente, esto hará que no sea tan efectiva como en el agua, pero el aire es también un líquido y se proporcionan algunos de propulsión.

Otra posible teoría de la propulsión utilizando técnicas relativista efectos gravitacionales o el impulso de los fotones probablemente va a tomar tanto tiempo para acelerar su cuerpo que se le han muerto mucho antes de llegar a las paredes de la ISS.

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