Artificial de la gravedad sobre la rotación de la nave?

Question

Uno de los caminos posibles para simular la gravedad en el espacio exterior es tener una rotación de la nave, de modo que la fuerza centrífuga experimentada proporciona una gravedad similar a la fuerza.

Mi pregunta es: ¿no debería esto sólo funciona cuando nuestros pies tocan el suelo de la nave espacial? Sólo en caso de que el piso está proporcionando una fuerza de contacto para equilibrar la fuerza centrífuga.

Si saltamos, no hay gravedad dentro de la nave espacial, así que ¿qué es lo que nos haría volver a bajar?

También: imagina que había una ducha: lo que haría que el agua se caen?

Answer 1

Si has saltado "hacia arriba", usted todavía tiene una componente horizontal de la velocidad (relativa a un no giratorio del marco), por lo que todavía venida "de vuelta".

Asimismo, el agua de la ducha se está moviendo horizontalmente en un no giratorio del marco, que le hace chocar con el suelo con el tiempo (desde el piso se curva hacia arriba en el no giratorio del marco). Pero a una persona en el barco, parece como si el agua se mueve hacia abajo, en lugar de hacerlo en el piso (y) hacia arriba.

Más peligroso sería si usted fuera a tratar de correr en la dirección opuesta a la rotación; si corría lo suficientemente rápido, se llegó a saber que se había convertido en ingravidez. Esto también significa que sus pies ya no sería tocar el suelo, el mundo iba a estar girando por debajo de usted, y usted no tiene forma de llegar hacia abajo de nuevo.

Afortunadamente, desde el aire también está en movimiento debido a la rotación, el "viento" eventualmente "slow down" (técnicamente es realmente la velocidad de usted) y finalmente recuperar la "gravedad" y caerán a tierra.

Answer 2

Tsiolkovsky descubierto todo hace más de 100 años :)

Tsiolkovsky describe un espacio cilíndrico de la nave: 100 metros de largo, 4 metros de diámetro, girando extremo-a-extremo sobre su "central diámetro transversal", con un extremo de velocidad entre 1 y 10 metros por segundo, produciendo una velocidad angular entre (aproximadamente) 0.2 y 2.0 rotaciones por minuto, y un nivel de gravedad entre 0,002 y 0.2 g. Estos números fueron escogidos para ilustrar un concepto, y no debe ser tomado demasiado en serio. Sin embargo, mostrar que Tsiolkovsky entiende los problemas asociados con la alta velocidades angulares, y el sentido práctico de la gravedad artificial de los niveles de de menos de un g.

Cuando usted está de pie en el suelo de la estación, usted se está moviendo a la velocidad de la estación de velocidad, digamos 10 m/s. Al saltar a la velocidad de 1 m/s, su velocidad se convierte en $\sqrt{1+100}$, pero su dirección es ligeramente hacia adentro ahora. Así, usted va a golpear el suelo de nuevo, pero un poco fuera del punto desde el que saltó. Así que, realmente no se tira por el suelo, pero en lugar de recibir un golpe en el suelo.

ACTUALIZACIÓN: aquí está el código y una parcela para demostrar lo que sucede cuando un hombre salta verticalmente a una velocidad de 1 m/s, en el interior de la nave de 100 m de radio de estaciones de trabajo y velocidad de 10 m/s. El resultado es que un hombre va a la tierra a 13 cm del punto que fue inicialmente en aproximadamente 2 segundos.

R=100;

ax0=0
ay0=-R;

vy=1;
vx=10;


phi=vx/(R) % angular speed
theta = (pi-2*( pi/2-atan(vy/vx)) ) % angle at hitting floor

bxf = R*sin(theta);
tau = bxf / vx % time to hit floor

axf = tau*phi; % angle the weel turns
d=(theta-axf)*R %distance from hit

t=(0:0.01:tau);
bx=ax0+vx*t;
by=ay0+vy*t;
plot(bx,by,'r')

hold on

ax=R*sin(phi*t);
ay=-R*cos(phi*t);
plot(ax,ay)


tau2 = theta/phi 

t=(tau:0.01:2*tau2);
ax=R*sin(phi*t);
ay=-R*cos(phi*t);
plot(ax,ay,'-.c')
xlabel 'x'
ylabel 'y'
title 'R=100;v_x=10,v_y=1'

Answer 3

No hay que olvidar que no sólo el piso está girando, pero también el resto de la nave (incluyendo el agua en las tuberías y usted).

Esto hace que el agua se tira al suelo". Ya que la aceleración está dada por de $a=v^2/r$ y $v=\omega*r$ usted recibió $a=(\omega*r)^2/r$. Que le da $a=\omega^2*r$.

Esto significa que cualquier cosa que girar en torno al eje de la nave es acelerado hacia el exterior de forma proporcional a la distancia desde el eje.

Así que si la ducha es en el techo, el agua se precipitan hacia abajo, pero con el aumento de la aceleración.

Y recuerde, cuando usted salta, usted todavía tiene la velocidad dada por el contacto con el suelo, de modo que después de saltar, no ir "arriba", sino también "hacia delante", que significa que usted todavía está girando alrededor del eje.

Answer 4

Einstein dijo: la Aceleración es la gravedad y la gravedad es la aceleración. Cuando está en contacto con el suelo se está acelerando (giratorio) con respecto a un marco inercial de referencia y uno puede interpretarlo como un campo gravitacional. Es por eso que usted siente la fuerza de su masa a sus pies. Usted puede hacer malabares con pelotas, hacer un experimento o hacer una medición, todo lo que como en gravedad.

Cuando usted está en caída libre por eso te sientes ingravidez. Su velocidad es constante con respecto a un no marco giratorio. Pero su nave todavía está acelerando así que coge para arriba con usted. Eso es menos que la fuerza aplicada al saltar se ha elegido cuidadosamente para que usted cancele la velocidad de rotación de la nave en el punto de salto. Entonces w.r.para los que no marco giratorio que se mueve con velocidad constante en una línea recta hacia el centro de rotación. A continuación, usted podrá fácilmente llegar lo suficientemente pronto y toda la nave estará girando a su alrededor!

De igual manera, con agua de salida de una rotación de la tubería: Es en caída libre, pero se están acelerando en el agua. Por supuesto, se va a venir abajo en un ángulo que depende de la velocidad de rotación, pero si usted se coloca en consecuencia obtendrá una ducha completa!

Answer 5

Digamos que usted está en una gran esfera o cilindro que gira. Estás flotando en el centro, y no hay ninguna atmósfera de arrastrar en cualquier dirección. Suponga que la estructura es lo suficientemente ligero que el tirón gravitatorio debido a una masa es insignificante (y anularía si simétrica). Quiero suponer que no va a ser movido en cualquier dirección en particular. Ahora, con una corta ráfaga de propulsor, lentamente comenzar a avanzar hacia la pared exterior. No se producen más aceleración debido a la "gravedad artificial" antes de hacer contacto con la pared exterior? Yo creo que no. ¿De repente acelerar hacia los lados en contacto?

Si hago girar un cubo de agua, el agua se mueve instantáneamente tangencial a mí (y vuelan en un más o menos en línea recta si me dejo ir). Estoy aplicando la fuerza centrípeta para el cubo y el agua, para acelerar el proceso hacia mí, y la reacción de la fuerza centrífuga del agua se mantiene en el cubo. Así, una vez que estoy en contacto con el hilado de la pared exterior, estaría continuamente acelerado hacia el centro, y mi reacción igual y opuesta sería siento como que estoy siendo presionado contra la pared exterior/planta ("gravedad").

Así que si me salto, ¿qué sucede? ¿Cuál es la aceleración de mí hacia afuera de la espalda hacia la pared exterior ("floor")? Yo, por supuesto, tener en algún lado (tangencial) la velocidad de la hilatura de la pared, que me hará moverse en dirección de la pared del spin (Efecto de Coriolis) y, finalmente, me debe golpear el suelo de nuevo, pero no en el mismo lugar que saltó de. Es decir, "abajo" no está bien definido.

Esto también se aplica para el agua que sale de la ducha hacia "abajo" (la pared exterior). Si una gota de agua se filtraba fuera de la ducha con ninguna velocidad en cualquier dirección, lo que (si acaso) podría hacer que se mueva "hacia abajo"? En un entorno de microgravedad, tales como la ISS, ellos utilizan ventiladores para asegurar el movimiento. Si inicialmente había algunos de velocidad "hacia abajo", yo esperaría que no se precipitan hacia abajo porque no hay nada que actúa sobre él una vez que salga de la ducha. Sería conmovedor "demasiado lento" y la curva hacia el lado de la pared de la ducha debido al Efecto de Coriolis, pero aparte de eso?