Pytanie:
Jaki byłby rozmiar i obrót stanowiska, aby wytworzyć 1 g grawitacji od stóp do głów?
Jack B Nimble
2013-07-17 21:33:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Konstrukcja o promieniu 224 m obracająca się z prędkością 2 obrotów na minutę będzie generować siłę 1 g od wewnątrz ( spincalc). Wytworzy siłę na stopach, ale gdy będziesz przemieszczać się w górę ciała, ilość przyłożonej siły zmniejsza się.

Według Wikipedii (potrzebne źródło) większy promień i wolniejszy obrót powinny sprawić, że efekt będzie bardziej spójny dla stojącego człowieka.

Zabawa z spincalc mówi mi, że z promieniem 1000 metrów i obrotem 0,95 obrotu na minutę również wynosi 1 g, ale nie mam pojęcia, jak wpłynie to na zmniejszenie bezwładności odczuwalne podczas oddalania się od zewnętrznej krawędzi.

Jaki promień i obrót byłyby potrzebne, aby wyprodukować 1 g konsekwentnie od podłogi do wysokości około 6 stóp (2 m) z tolerancją kilku punktów procentowych (może 5%)?

Określ swój margines dokładności. Nigdy nie możesz mieć dokładnie 1 g siły odśrodkowej dla dwóch punktów rozdzielonych zgodnie z opisem.
Najpierw musisz określić swoją tolerancję (jaka zmiana jest dostrzegalna / dezorientująca dla ludzkiego ciała?). W przeciwnym razie byłoby to niemożliwe. Siła będzie zawsze zmieniać się proporcjonalnie do odległości od środka obrotu.
Dodałem tolerancję 5%
Zaproponuj zastąpienie sztucznej tolerancji 5% bardziej jakościową miarą, na przykład dostatecznie małą, aby była generalnie niezauważalna, gdzie idealna odpowiedź określałaby następnie, jaka jest ta wartość i popiera ją źródłem.
Cytat z nieco powiązanego artykułu: „W różnych punktach Ziemi obiekty spadają z przyspieszeniem od 9,78 do 9,83 m / s2 w zależności od wysokości i szerokości geograficznej” http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_acceleration
Jeden odpowiedź:
#1
+35
AlanSE
2013-07-17 22:09:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jaki promień i obrót byłby potrzebny, aby konsekwentnie produkować 1 g od podłogi do wysokości około 6 stóp (2 m)?

Nieskończoność. Technicznie zawsze będzie istniał pionowy gradient sztucznej grawitacji. Realistycznie, ludzi to nie obchodzi. Nawet przy promieniu 224 m różnica nie jest duża. Przyspieszenie czegokolwiek przyczepionego do konstrukcji będzie wynosić:

a = ω²r

To sprawia, że ​​problem jest prosty, ponieważ prędkość obrotowa (omega) jest stała, więc różnica między twoją głową a stopy to r1 / r2. Dla osoby stojącej w konstrukcji o promieniu 224 m to 2/224 = 0,9%.

Dla porównania, siły pływowe na Ziemi powodują różnicę w grawitacji 0,00006% od głowy do palców u stóp. Ziemia ma wyjątkowo stałe pole grawitacyjne. Jeśli chcesz, możesz obliczyć promień potrzebny do uzyskania tego stopnia spójności. To mniej więcej połowa promienia Ziemi.

Procentowa różnica w przyspieszeniu od stóp do głów nie powinna nikomu zbytnio przeszkadzać. Głównym problemem dyskomfortu w sztucznej grawitacji są dynamiczne siły Coriolisa (fałszywe). To nie jest statyczne, jak efekt, o którym wspomniałeś. Warunki zależą od prędkości, a nie pozycji, więc osoba stojąca nieruchomo ich nie poczuje (pomijając poruszający się płyn w ciele). W przypadku normalnego ruchu są one znacznie bardziej istotne.

Oto kilka zdjęć przedstawiających upuszczenie obiektu w wyniku sztucznej grawitacji. W przypadku 2 obr / min występuje znaczne zauważalne odchylenie. Ale znowu z powodu sił, które występują tylko wtedy, gdy coś porusza się względem ziemi. Więc możesz mieć 1% różnicy w grawitacji ze względu na położenie promieniowe, ale kilkocentymetrowe przemieszczenie spowodowane upuszczeniem czegoś. To drugie będzie bardziej zauważalne.

Nie żeby to miało znaczenie, ale można by spierać się o argument nieskończoności, ponieważ na powierzchni ziemi występuje również pionowy gradient grawitacji.
Ale myślę, że poprawna interpretacja techniki jest taka, że ​​ziemia nie produkuje konsekwentnie 1g od stóp do głów. Musisz podzielić to na dwa różne pytania i dowiedzieć się, na które z nich chcesz odpowiedzieć: czy to jest, jak uzyskać _dokładnie taką samą grawitację_ we wszystkich punktach (nieskończenie duży promień obrotu lub grawitacja ciągu), czy też jak czy grawitacja jest tak bliska, że ​​ludzki mózg nie jest w stanie odróżnić różnicy i uważa, że ​​jest ona spójna (tak jak empirycznie, gdy stoimy na powierzchni planety)?


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...