Spørsmål:
Hvilke opplevelser ville jeg føle på en romheis?
Mikey
2015-05-16 23:25:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

For enkelhets skyld: Standard romheis på 50 000 km fra ekvator til motvekt. Akselerasjon, etterfulgt av konstant hastighet, etterfulgt av retardasjon og et stopp forbi geostasjonær bane.

Hvilke fysiske opplevelser opplever jeg (f.eks. - ikke spesifikke tall, men generelle opplevelser: " .. da er du presset mot taket, "og" .. nå er "opp" jorden. ")? Det har alltid vært vagt for meg.

Jeg er heller ikke interessert i følelsesmessige opplevelser. Vel, det er jeg, men jeg kan finne ut av det.

Du vil sannsynligvis føle deg veldig gammel, gitt den langsomme fremgangen mot en heis i arbeidsområdet!
lol @Juancho +1, men jeg sa ikke følelsesmessige opplevelser :)
En svar:
Koko the Talking Ape
2015-06-06 11:55:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jeg vil prøve å svare uten å bruke matematikk, fordi jeg ikke vet hvordan jeg skriver inn matematikknotasjon i disse svarene.

Så la oss bryte det ned. Den første kraften å ta i betraktning er tyngdekraften, og la oss anta at du er stasjonær i uansett høyde. Ved havnivå opplever du selvfølgelig ett gram tyngdekraften (jeg vil bruke "kraft" når det mer riktige begrepet ville være "akselerasjon", men med en konstant masse er de to likeverdige nok), og den kraften faller av når invers kvadrat av avstanden fra jordens sentrum. Så i en jordradius (dvs. overflaten) føler du deg 1 g, ved 2 radier eller 4000 miles opp, du føler deg 1/4 g, og ved 3 radier eller 8000 miles opp, føler du deg 1/9 g osv.

Men det er bare tyngdekraften. Det er også sentripetal kraft, siden du ikke bare svever ubevegelig mens jorden spinner under deg, blir du slengt rundt som en stein på en streng. Den kraften går opp lineært med avstanden din fra sentrum av jorden, så i 4000 miles høyde har din sentripetale kraft doblet seg, og i 8000 miles har den tredoblet seg osv. Den er også i motsatt retning som gravitasjonskraften.

Når du reiser deg fra overflaten, starter gravitasjonskraften mye sterkere enn sentripetal kraft (ellers vil folk på bakken bli slengt ut i rommet), men faller av raskt, mens centripetal kraft øker jevnt. Stedet hvor de to er nøyaktig balansert, er den geostasjonære høyden. For jorden er det tilfeldigvis rundt 22.200 miles. Deretter overstiger den sentripetale kraften som trekker utover tyngdekraften som trekker innover.

Så hvis du beveger deg jevnt oppover heisen, vil du føle at du blir lettere ganske raskt. Når du er 22.200 miles oppe, vil du føle deg vektløs, og deretter forbi det vil du føle et slepebåt "oppover" mot taket. Du ville sette føttene dine på det som pleide å være taket, og du kunne se "opp" og se jorden. Det trekket ville øke til du når enden av båndet, og det kan være mindre enn 1 g du føler på overflaten, eller mye mer.

Men det er fortsatt en annen kraft som virker på deg, og det er enkel lineær akselerasjon, fra å komme opp til fart. Reise opp og ned heisen må være ganske zippy, kanskje noen ganger lydens hastighet, slik at turen ikke tar uker eller måneder. Problemet er at hvis du akselererer rett opp fra bakken, vil jordens tyngdekraft legge sin kraft til den akselerasjonskraften. (Jagerpiloter vet at flyene og kroppene deres kan ta mer akselerasjon nedover enn oppover.) Hvis jeg var en smart designer, ville jeg bygge lange akselerasjonstunneler som løp langs bakken som gradvis kurver oppover for å møte heistammen, slik at noen eller det meste av akselerasjonen kunne finne sted uten å tilveiebringe tyngdekraften. Det ville ta litt belastning på passasjerenes kropper. (Og nå som jeg tenker på det, bør disse tunnelene være øst for hovedakselen.) Jeg ville også prøve å unngå mye akselerasjon i de tidlige delene av den vertikale stigningen, der jordens tyngdekraft er sterkest.

Og bremsing ytterst ville også bidratt til sentripetalkraften utover (som øker mens du går, husk.) En smart designer vil ringe til tidlig oppbremsing tidlig for å spare passasjerene for noen g-krefter. Faktisk forestiller jeg meg at få mennesker faktisk ville reise til den ytterste enden, fordi oppbremsing vil ta så lang tid, og krever så mye energi (for ikke å nevne returen.) Mest trafikk til den andre enden vil være utgående romskip, og for dem ville det ikke være bremsing i det hele tatt. Håndverket ville bli slengt av som Davids stein som drepte Goliat. Passasjerene i det fartøyet vil føle noe sidekraft når deres laterale hastighet (dvs. vinkelrett på radialhastigheten) øker. Men det avhenger av stivheten og utformingen av heisstammen. (Tenk deg å slynge en blykule med et rør. Et stivt rør fungerer ganske bra. Et fleksibelt rør gjør det ikke.) I det øyeblikket de forlater heisen, ville de være i fritt fall.

Så mye avhenger av designvalgene i heisen. Hvis nyttelasten fikk akselerere helt fra 22200 miles ut, ville det maksimere snutehastigheten (så å si), men ville stille noen krav til heisens bøyestyrke. På den annen side, hvis nyttelasten stoppet helt i enden og deretter ble løslatt, ville det ikke legge noen bøyekraft på heisen, men ville kaste bort litt hastighet. Et kompromiss vil være en heis med en bøyd spiss, for å redusere bøyestress på spissen, mens du fortsatt gir det avgangs romfartøyet mye trykk. (Se Larry Nivens "Integral Trees" for en analog konfigurasjon.)

Så jeg kan forestille meg dette. En passasjer setter seg på en togbil kanskje 50 miles fra selve heisen. Det akselererer raskt, kanskje på 2 g. Sporet svinger seg gradvis oppover for å møte hovedstammen. Akselerasjon bremser eller stopper for å opprettholde 2 g på passasjerene. Når bilen stiger og tyngdekraften svekkes, begynner den å akselerere igjen og opprettholder netto 2 g. (Hvor lenge kan passasjerer tåle 2 g? Timer? Dager? Det kan være en begrensende faktor.) På et bestemt tidspunkt begynner bremsing, og på et annet, muligens annet punkt, er det fritt fall, og deretter vender tak og gulv. Det er flere timer på 2 g, denne gangen fra retardasjon pluss sentripetal kraft (minus svekkelse av tyngdekraften). Bilen stopper et sted over 22.200, der det er nok sentripetal kraft til å gjøre ting som å gå og spise slags vanlig, uten at det trengs opplæring. Så stopper de og ser på det faktiske romfartøyet som skriker forbi dem på vei til de andre planetene. :-)

Dette svaret ignorerer Coriolis-kraften - noe jeg tror vil gi klatreren en følelse av sideakselerasjon avhengig av stigningen.


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...