Spørsmål:
Er det mulig å simulere Mars tyngdekraft på jorden?
FlyBox
2017-10-20 00:14:26 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kan du bruke et fly til å simulere Mars tyngdekraft på jorden, på samme måte som vektløshet simuleres ved å kaste i en parabolsk bue? Hvordan ville flyprofilen ha å se ut for å oppnå mars tyngdekraft? Jeg kjenner akselerasjonen som kreves for å oppnå vektløshet, 9,8 m / s 2 .

For det første: dette SE handler i det hele tatt ikke om å simulere redusert tyngdekraft i flyreiser, så det er veldig uklart fra måten spørsmålet er formulert hva du ber om. For det andre: Du kjenner Jordens tyngdekraft, Mars tyngdekraft er lett å slå opp; alt du trenger å gjøre er å trekke fra.
Tre svar:
Dan Pichelman
2017-10-20 20:52:36 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Det korte svaret er "Ja, det er mulig"

Den typiske teknikken for å fly en null-G parabel er å sette flyet i en bratt stigning og når flyhastigheten er lav nok, skyv frem på åket til G-meteren leser "0".

Mars tyngdekraft er omtrent (3,71 / 9,8 = 0,38G). I stedet for å skyve til 0, skyver piloten bare til 0,38.

Dette vil resultere i en noe flatere bue, og opplevelsen vil være litt lenger enn en sammenlignbar null-G-flytur.

Kilde: personlig opplevelse. Jeg er en aerobatpilot og har fløy lignende profiler (men i et enkelt seteplan, ikke en jet)

Jeg har nettopp spurt [Kunne et fly noen gang simulere tyngdekraften på Mars vinkelrett på flyets gulv?] (Https://space.stackexchange.com/q/26731/12102)
Manu H
2017-10-20 22:44:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ja, og det gjøres i slike parabolske flyreiser som forklart og vist i denne videoen, (på fransk, men med engelsk undertekster tilgjengelig) spesielt cockpit-scenen mellom ca 24: 30 og 26:30 der du kan se instrumentene og utsiden av flyet. I utgangspunktet justerer du flyets bane og hastighet for å passe den nødvendige akselerasjonen.

enter image description here

`+ 1` Cockpitscenen er fascinerende! Undertekster på engelsk er også tilgjengelig.
I teorien er det mulig at banen blir nøye administrert, men jeg ser ikke den 'lavere tyngdekraften' noe sted i videoen. Når du går inn i (og går ut) den parabolske banen, blir selvfølgelig alle gjenstandene inne i planet utsatt for akselerasjon, og har 'ekstra vekt' på grunn av det. Men i fasen av fritt fall er den tilsynelatende vekten til disse gjenstandene null ...
@xxavier Jeg kan ha blandede minner fra flere videoer inkludert [denne] (https://www.youtube.com/watch?v=xdJwG_9kF8s) da de ble tatt samtidig, kjøp jeg er ganske sikker på at en av dem forklarer de simulerer flere mikrogravitasjonsinnstillinger (null-G, månegrav og tyngdekraft)
@Manu H Det kan være som du sier, men det er ikke tilfelle i den franske videoen ...
Jeg har nettopp spurt [Kunne et fly noen gang simulere tyngdekraften på Mars vinkelrett på flyets gulv?] (Https://space.stackexchange.com/q/26731/12102)
MBM
2017-10-23 05:36:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Anta at ved begynnelsen av parabolen har flyet første høyde $ H $ meter, hastighet $ V_o $ m / s, og beveger seg oppover i en vinkel mot den horisontale $ M ^ {\ circ} $.

Hvis ønsket gravitasjonskraft er $ G m / s ^ 2 $, må flyet akselerere vertikalt ved $ (9,81-G) m / s ^ 2 $. Den horisontale komponenten i hastigheten er konstant på $ V_x (t ) = V_o \ times \ cos M $, slik at den horisontale koordinaten etter $ t $ sekunder er $ X (t) = V_o \ times \ cos M \ ganger t $.

Opprinnelig vertikal komponent av hastigheten er $ V_y (t = 0) = V_o \ ganger \ sin M $. Den vertikale komponenten av hastigheten er $ V_y (t) = V_o \ ganger \ sin M - (9.81-G) \ ganger t $ . Ved topp vertikal hastighet er null, og oppstår ved $ t _ {\ text {max h}} = V_o \ times \ sin M / (9.81-G) $.

Den vertikale koordinaten er $$ Y (t) = H + V_o \ times \ sin M \ times t - {(9.81-G) \ times (t ^ 2) \ over 2} $$ Maksimal oppnådd høyde er $$ Y (t _ {\ tekst {max h}}) = H + V_o \ times \ sin M \ times [V_o \ times \ sin M / (9.81-G)] - (9.81-G) \ times {[V_o \ times \ sin M / ( 9.81-G)] ^ 2 \ over 2} $$ Ved symmetri tar $ t _ {\ text {max h}} $ sekunder å gå fra toppen til grunnhøyden $ H $.

Største høyde og tid ved redusert tyngdekraft oppstår hvis startvinkelen er $ 90 ^ {\ circ} $, men bratte vinkler gir andre problemer. For en gitt starthastighet og innledende vinkel har en større opplevd tyngdekraft (fra og med Mars) redusert tyngdekraften lenger enn en mindre opplevd tyngdekraft (Luna eller fritt fall).

Det må være tilstrekkelig luftrom under bunnhøyden for å akselerere og manøvrere inn i parabolen, og komme seg fra parabolen. På toppen må det være tilstrekkelig lufttetthet og angitt lufthastighet for at kontrollflatene skal fungere. Den angitte lufthastigheten kan være betydelig mindre enn den sanne lufthastigheten, og piloten må kompensere for vind som varierer med høyde.

Jeg er ikke sikker på at den opplevde tyngdekraften vil være vinkelrett på flybunnen. For fritt fall ville det ikke ha noe å si.

Eksempel: $$ \ begin {array} {lll} H & 6000 m & \ tekst {basehøyde} \\ V_o & 200 m / s & \ text {starthastighet} \\ M & 30 ^ {\ circ} & \ text {initial flight angle} \\ & 3,71 m / s ^ 2 & \ text {ønsket oppfattet tyngdekraft} \\ & 6.10 m / s ^ 2 & \ text {nødvendig vertikal akselerasjon} \\ X (t) & 173 m / s & \ text {horisontal hastighetskomponent} \\ t _ {\ text {max h}} & 16.4 s & \ text {time to max height} \\ Y (t _ {\ text {max h}}) & 6820 m & \ text {max height} \ end {array} $$

Du løfter et veldig godt poeng om retning av tyngdekraften. Ved å bruke en bane med konstant bakkehastighet (x) og en parabolsk høydeprofil (y) vil den simulerte reduserte tyngdekraften fortsette å peke mot midten av jorden, i stedet for å være vinkelrett på gulvet. Å prøve å få den simulerte tyngdekraften til å være normal på gulvet, gjør matteproblemet mye mer interessant! Og så har jeg nettopp spurt [Kunne et fly noen gang simulere tyngdekraften på Mars vinkelrett på flyets gulv?] (Https://space.stackexchange.com/q/26731/12102)
I kommentarer [her] (https://space.stackexchange.com/q/26731/12102) er det interesse for at du angrer [svaret ditt] (https://space.stackexchange.com/a/26742/12102). To stemmer så langt. Å se på hvordan andre svar forgrener seg og blir godt mottatt, tror jeg at ditt ville være et flott tillegg. Tenk på å angre?


Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 3.0-lisensen den distribueres under.
Loading...