Riesci davvero a salire su un cavo delle montagne russe in un viaggio furtivo?

Facciamo le cose semplici: per ottenere una gravità artificiale di 0,5 grammi, avresti bisogno di un raggio di 450 metri e una distanza del doppio del peso della navicella rispetto al peso corrispondente (900 metri).

Solo per divertimento, il La pagina di Wikipedia elenca la distanza della fune a 450 metri. Questo ci darà un raggio di sterzata di 225 metri. Con la stessa velocità angolare, gli astronauti avrebbero una gravità artificiale di soli 0,25 grammi.

Voglio dire, non è terribile. In effetti, il campo gravitazionale su Marte è di 0,38 g, quindi sarebbe abbastanza buono per gli astronauti per prepararsi per il lavoro su Marte. Ma mi atterrò alla gravità artificiale di 0,5 grammi e la corda è lunga 900 metri.

Come sarebbe scivolare sulla corda?

Senza entrare troppo nei dettagli, pensiamo a cosa accadrebbe se un astronauta salisse uno dei cavi dalla navicella al contrappeso dall’altra parte per qualche motivo. La vita potrebbe essere migliore dall’altra parte, chi lo sa?

Quando un astronauta inizia a far passare il cavo (sto chiamando “su” nella direzione opposta della gravità artificiale), la fisica impone che sentano lo stesso peso apparente degli altri astronauti a bordo della navicella. Tuttavia, man mano che si alza sul cavo, il suo raggio diminuisce (la distanza dal centro di rotazione), il che fa diminuire anche la gravità artificiale. Si sentiranno ancora più leggeri fino a raggiungere il centro della corda, dove si sentiranno senza peso. Mentre continuano il loro viaggio verso l’altro lato, il loro peso apparente inizierà ad aumentare, ma nella direzione opposta, tirali verso il contrappeso all’altra estremità della fune.

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Ma non è molto eccitante per un film. Quindi ecco invece qualcosa di super eccitante. Supponiamo che un astronauta sia partito vicino al centro di rotazione con pochissima gravità artificiale. Invece di “arrampicarti” lentamente sotto la corda, cosa succede se lasci andare la gravità fantasma? Attrae Lei giù? Quanto è veloce quando raggiunge la fine della linea? (Potrebbe essere un po ‘come cadere a terra, tranne per il fatto che quando “cadi”, la forza di gravità aumenterà con l’aumentare della distanza che la separa dal centro. In altre parole, più cadi, più forza ha su di essa.)

Poiché la forza che agisce sull’astronauta cambia mentre si sposta verso il basso, questo diventa un problema più difficile. Ma non preoccuparti, c’è un modo semplice per ottenere una soluzione. Potrebbe sembrare un inganno, ma funziona. La chiave è suddividere il movimento in piccoli pezzi di tempo.

Se prendiamo in considerazione il suo movimento per un periodo di soli 0,01 secondi, non si muoverà molto lontano. Ciò significa che la forza della gravità artificiale è per lo più costante, perché anche il suo raggio è approssimativamente costante. Tuttavia, se assumiamo una forza costante in quel breve periodo di tempo, possiamo usare equazioni cinematiche più semplici per trovare la posizione e la velocità dell’astronauta dopo 0,01 secondi. Quindi usiamo la sua nuova posizione per trovare la nuova forza e ripetere di nuovo l’intero processo. Questo metodo è chiamato aritmetica numerica.

Se dovessi modellare il movimento dopo 1 secondo, avresti bisogno di 100 di questi intervalli di 0,01. Puoi fare questi calcoli sulla carta, ma è più facile farlo fare a un programma per computer. Uscirò dal modo più semplice e userò Python. Puoi vedere il mio codice quiMa questo è come sarebbe. (Nota: ho ingrandito l’astronauta spaziale in modo che tu possa vederlo e questa animazione funziona a una velocità 10x).

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Video: Rhett Allen

Per questo scivolamento sotto il cavo, l’astronauta impiega circa 44 secondi per scivolare a una velocità terminale (verso il cavo) di 44 metri al secondo, o 98 miglia all’ora. Quindi è questo Non Una cosa sicura da fare.

Fino Neri

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