Frage:
Wie groß und rotierend müsste eine Station sein, um 1 g Schwerkraft von Kopf bis Fuß zu erzeugen?
Jack B Nimble
2013-07-17 21:33:28 UTC
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Eine Struktur mit einem Radius von 224 m, die sich mit 2 Umdrehungen pro Minute dreht, erzeugt 1 g Kraft auf der Innenseite ( spincalc). Es wird diese Kraft auf die Füße erzeugen, aber wenn Sie den Körper hinauffahren, verringert sich die ausgeübte Kraft.

Laut Wikipedia (Zitieren erforderlich) sollte ein größerer Radius und eine langsamere Drehung den Effekt für einen stehenden Menschen konsistenter machen.

Das Herumspielen mit dem Spincalc sagt mir, dass bei einem Radius von 1000 Metern und einer Umdrehung von 0,95 Umdrehungen pro Minute ebenfalls 1 g vorhanden sind, aber ich habe keine Ahnung, wie sich dies auf die Verringerung der Trägheit, wenn Sie sich von der Außenkante entfernen.

Welcher Radius und welche Drehung wären erforderlich, um 1 g gleichmäßig vom Boden bis zu einer Höhe von etwa 2 m innerhalb einer Toleranz von einigen Prozentpunkten (möglicherweise 5%) zu erzeugen?

Definieren Sie Ihren Genauigkeitsbereich. Sie können niemals genau 1 g Zentrifugalkraft für zwei Punkte haben, die wie beschrieben getrennt sind.
Zuerst müssten Sie Ihre Toleranz angeben (welche Variation ist für den menschlichen Körper wahrnehmbar / desorientierend?). Sonst wäre das unmöglich. Die Kraft ändert sich immer proportional zum Abstand vom Rotationszentrum.
Ich habe eine Toleranz von 5% hinzugefügt
Schlagen Sie vor, die künstliche Toleranz von 5% durch ein qualitativeres Maß zu ersetzen, das klein genug ist, um im Allgemeinen nicht wahrgenommen zu werden. Die ideale Antwort würde dann definieren, was dieser Wert ist, und ihn mit einer Quelle sichern.
Ein Zitat aus einem etwas verwandten Artikel: "An verschiedenen Punkten der Erde fallen Objekte mit einer Beschleunigung zwischen 9,78 und 9,83 m / s2 je nach Höhe und Breite" http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_acceleration
Einer antworten:
#1
+35
AlanSE
2013-07-17 22:09:02 UTC
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Welcher Radius und welche Drehung wären erforderlich, um 1 g gleichmäßig vom Boden bis zu einer Höhe von etwa 2 m (6 Fuß) zu erzeugen?

Unendlich. Technisch gesehen wird es immer einen vertikalen Gradienten der künstlichen Schwerkraft geben. Realistisch gesehen wird es den Menschen egal sein. Selbst bei einem Radius von 224 m ist der Unterschied nicht groß. Die Beschleunigung für alles, was an der Struktur hängt, ist:

a = ω²r

Dies macht das Problem einfach, da die Rotationsrate (Omega) konstant ist, also der Unterschied zwischen Ihrem Kopf und Füße ist r1 / r2. Für eine Person, die in einer Struktur mit einem Radius von 224 m steht, sind das 2/224 = 0,9%.

Als Referenz verursachen die Gezeitenkräfte auf der Erde einen Schwerkraftunterschied von 0,00006% von Kopf bis Fuß. Die Erde hat ein außergewöhnlich konstantes Gravitationsfeld. Wenn Sie möchten, können Sie den Radius berechnen, der erforderlich ist, um diesen Konsistenzgrad zu erzielen. Es ist ungefähr der halbe Radius der Erde.

Ein prozentualer Unterschied in der Beschleunigung von Kopf bis Fuß sollte niemanden zu sehr stören. Die Hauptprobleme bei Beschwerden in der künstlichen Schwerkraft sind dynamische (falsche) Coriolis-Kräfte. Diese sind nicht statisch wie der von Ihnen erwähnte Effekt. Die Begriffe hängen von der Geschwindigkeit und nicht von der Position ab, sodass jemand, der still steht, sie nicht spürt (ohne jegliche sich bewegende Flüssigkeit in seinem Körper). Für normale Bewegungen sind diese viel bedeutender.

Hier sind einige Bilder des Fallens eines Objekts in künstlicher Schwerkraft. Für den Fall von 2 U / min gibt es eine signifikante merkliche Auslenkung. Aber auch hier aufgrund von Kräften, die nur auftreten, wenn sich etwas relativ zum Boden bewegt. Sie könnten also einen Unterschied von 1% in der Schwerkraft aufgrund der radialen Lage haben, aber einige Zentimeter Verschiebung, wenn Sie etwas fallen lassen. Letzteres wird deutlicher.

Nicht, dass es wichtig wäre, aber man könnte über das Unendlichkeitsargument streiten, denn auf der Erdoberfläche gibt es auch einen vertikalen Schwerkraftgradienten.
Aber ich denke, die richtige Interpretation der Technik ist, dass die Erde von Kopf bis Fuß nicht konstant 1 g produziert. Sie müssen dies in zwei verschiedene Fragen aufteilen und herausfinden, welche Sie beantworten möchten: Ist es, wie erhalten Sie an allen Punkten genau die gleiche Schwerkraft (unendlich großer Radius für Rotation oder Schubgravitation), oder ist es, wie Kommst du der Schwerkraft so nahe, dass das menschliche Gehirn den Unterschied nicht erkennen kann und denkt, dass er konsistent ist (wie empirisch, wenn wir auf der Oberfläche des Planeten stehen)?


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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