Эффект Кориолиса в управлении гравитацией - Лаборатория Честной физики

Эффект Кориолиса в управлении гравитацией

Эффект Кориолиса в управлении гравитацией

Эффект Кориолиса обусловлен «вращающимися системами отсчета», это означает, что если вы вращаетесь, но не по вашим ощущениям думаете, что вы неподвижны. Например, вы стоите на вращающейся планете Земля, при этом Вы не ощущаете вращения.

coriolis гиф

Карусель — это большой вращающийся диск. На красной точке стоит человек. В центре находится черный шар, который движется к краю.

Для стороннего наблюдателя они видят, что диск и человек вращаются, а черный шар движется по прямой.

Но для человека на красной точке они видят себя и диск неподвижными, а черный шар движется по кривой.


Вы можете убедиться в этом сами, если пойдете на детскую площадку, где есть обычная карусель, сядете на нее с друзьями или детьми, раскрутите ее, а затем начнете бросать мячи. Странно, да?

Даже эксперименты со стрельбой внутри вращающейся системы относительно другой условно неподвижной системы приводят к сложности попасть в цель.


В вращающейся космической среде обитания, бросая мяч к оси вращения, он перемещается в противоположную сторону.

В вращающейся космической среде

Но от человека, вращающегося внутри, траектория шара кажется петлей. Шар движется с такой скоростью, что время, необходимое для перемещения из одной стороны в другую, равно половине скорости вращения среды. Если бы пуля двигалась с той же скоростью, вы могли бы случайно застрелиться (на практике среда должна была бы вращаться довольно быстро, а пуля двигаться довольно медленно, например стреляя дробью отсыревшим патроном).

Как оказалось, существуют ограничения на скорость вращения. Эффект Кориолиса может вызвать тошноту. Что-то вроде укачивания при вращении. Вы же не хотите, чтобы кучка зеленолицых астронавтов/пассажиров звездного лайнера/колонистов космической среды обитания стонала, что они умрут, и рвала повсюду.

Единственный способ увеличить гравитацию (Ca) без увеличения числа оборотов (Cr) — это увеличить радиус вращения (Cl). Это означает, что вы берете необходимую гравитацию и максимальную разрешенную скорость вращения, подключаете ее к уравнению Cl = Ca / (0.011 * Cr2), и вы увидите, с каким радиусом вращения вам придется иметь дело.

Если радиус вращения слишком велик (я не хочу взрывать космический корабль с центрифугой радиусом в двести метров!), вам придется уменьшить силу тяжести, увеличить скорость вращения или и то, и другое.

martian

Согласно допуску вращения населения космического поселения безопасные принятые пределы вращения:

  • До 2 оборотов в минуту не должно быть никаких проблем для жителей и не требует небольшой адаптации со стороны посетителей.
  • До 4 оборотов в минуту не должно быть никаких проблем для жителей, но потребуется некоторая подготовка и/или несколько часов, чтобы, возможно, день адаптации посетителей.
  • До 6 оборотов в минуту вряд ли будет проблемой для резидентов, но может потребоваться обширная подготовка посетителей и/или адаптация (несколько дней). Некоторые особо восприимчивые люди могут испытывать большие трудности.
  • Адаптация до 10 оборотов в минуту была достигнута с помощью специальной подготовки. Однако радиус космической колонии при таких скоростях вращения настолько мал (менее ~20 м при семи оборотах в минуту), что трудно представить себе кого-то, кто хотел бы жить там постоянно, а тем более растить детей. Но военный персонал может быть обучен терпеть это.

скорость вращенияГравитация
7.5 (об / мин)0,347 гс
8 (об / мин)0,395 гс
9 (об / мин)0,500 гс
10 (об / мин)0,617 гс

Однако данные об искусственной гравитации несколько устарели. В первоначальном исследовании в нем были субъекты, больные при 3 оборотах в минуту и недееспособные при 6 оборотах в минуту.

Однако более поздние исследования показывают, что, используя постепенное увеличение вращения и делая несколько движений конечностями, адаптация может происходить почти без чувства тошноты. Старое исследование (проведенное примерно на 30 испытуемых) просто перешло от нуля к полной ротации.

Кроме того, адаптация может быть одновременной с невращающейся адаптацией. Таким образом, перемещение в вращающуюся среду обитания и обратно для технического обслуживания или чего-то еще не является проблемой. Считается, что скорость вращения может достигать 7,5-10 оборотов в минуту.

Это делает центрифугу Discovery радиусом 5,5 м реальной возможностью. На самом деле, с 10 оборотами в минуту вы можете раскрутить его до красивого 0,61 G или 0,34 G, если хотите жить безопасно при 7,5 оборотах в минуту.

Продолжение следует . Пожалуйста, выскажите свое мнение, это очень важно. При обсуждении видео, пожалуйста будьте внимательны (Предвижу комментарий про сопротивление воздуха).

Add a Comment

Войти с помощью: 

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *