¿Caer en un escenario de microgravedad?

Digamos que tenemos un entorno de microgravedad donde las personas se mantienen flotando en el aire porque tienen alas o algún otro medio para resistir la baja gravedad, pero luego, por alguna razón, se ven privados de esa capacidad y comienzan a ser atraídos por la gravedad. ... ¿se romperían las piernas o morirían en el acto cuando cayeran sobre el cuerpo generando la gravedad, aunque la gravedad sea baja? ¿Cómo se calcularía eso?

Estoy pensando en un planeta enano con la misma masa y gravedad que Ceres. Este planetoide tiene una atmósfera similar a la de la Tierra (agite con la mano esa parte por ahora). Los personajes allí pueden flotar/volar, pero un accidente crea el escenario en el que uno se pierde y es atraído por la gravedad. ¿Qué sucede cuando él/ella finalmente “aterriza”?

Editar-

Aquí está el escenario con más detalle: los astronautas humanos encuentran este entorno de microgravedad. Pequeño planetoide/planeta enano, aproximadamente del tamaño de Ceres, que tiene una atmósfera que es como la de la Tierra (de nuevo, no importa cómo). Las criaturas allí pueden mantenerse a flote en el cielo con sus alas.

Uno de los astronautas va a explorar usando un "jet pack" para volar. Una criatura lo ataca, daña el jet pack y el astronauta se queda sin medios para moverse. Él simplemente está flotando allí. Nadie viene a su rescate. Tarde o temprano, la gravedad, aunque baja, tira de él y comienza a "caer".

Salvo un rescate o cualquier habilidad propia para "flotar/volar", ¿qué sucede a continuación? Cuando golpea el suelo, ¿se salpica o la gravedad más baja le da alguna posibilidad de supervivencia?

La respuesta a esto depende de muchos factores. En concreto depende de todos ellos. Altitud, densidad del aire, qué tan rotas están las alas, si el individuo está inconsciente, si el espacio gira rápidamente o no. Sin embargo, una regla puede ayudarte: si saltas, aterrizarás exactamente a la misma velocidad con la que dejaste la superficie, sin importar la gravedad que tengas.
Depende de la altitud y la velocidad terminal . Las aves no se rompen las patas en escenarios normales, pero si les fallan las alas al volar, pueden romperse algo más que las patas.
@ Cort Ammon, ¿entonces necesitarías que te diera más detalles? ¿Ayudaría si les diera que el planetoide es del tamaño de Ceres y tiene una atmósfera de tipo terrestre Nuevamente, onda manual)? No necesito exactitud, bastará con una comprensión aproximada.
También dependería de su fisiología. ¿Son sus huesos lo suficientemente densos para resistir la fuerza de la velocidad terminal, o son livianos debido a la disminución de la gravedad? ¿Pasan todo el tiempo en la atmósfera o caminan sobre la superficie?
Necesitas mucha menos gravedad que la de la luna de la Tierra (que es aproximadamente 1/6 de la gravedad de la Tierra) para flotar. ¿Quieres decir altísimo? Pero volar alto no está relacionado con la baja gravedad, y ciertamente con la microgravedad, excepto en la medida en que una baja gravedad lo haría más fácil (requiere menos área de ala), siempre que tenga la misma presión de aire, que podría no tener si reduce la gravedad lo suficiente... Honestamente, esto me parece una pregunta XY . ¿Cuál es el problema real que en realidad estás tratando de resolver al preguntar esto?
@Len Agregue un poco sobre "el tamaño de Ceres" a la pregunta real, y puedo responder esto. Si solo asumimos una atmósfera similar a la de la Tierra en una gravedad enormemente reducida... esto es solo un poco de matemática para darte una respuesta.
@Jonathan, mi idea es que están alterados genéticamente para tener una pérdida insignificante de hueso/músculo debido a la ingravidez de la microgravedad. Pero pasan la mayor parte de su tiempo en la atmósfera.
@MichaelKjörling, elaboraré la pregunta.

Respuestas (1)

Esta pregunta es, en última instancia, sobre la velocidad terminal.

La ecuación para calcular esto es...

2 metro gramo ρ A C d

donde m es la masa, g es la aceleración debida a la gravedad, ρ es la densidad del fluido a través del cual cae el objeto, A es el área proyectada del objeto que cae y C d es coeficiente de arrastre.

Dadas sus suposiciones

  1. El tamaño de Ceres
  2. Atmósfera similar a la Tierra (handwavehandwavehandwave)

Podemos determinar que su entorno tiene una aceleración debido a la gravedad de 0.28 metro / s 2 . La atmósfera terrestre nos da una densidad de 1.23 k gramo / metro 3 .

Suponiendo que nuestra persona que cae tiene el buen sentido de ir boca abajo para descender, un 'humano promedio' tendría una masa de 90 k gramo , y un área proyectada de 0.7 metro 2 . Un ser humano extendido tiene un coeficiente de arrastre de aproximadamente 1

Asi que...

2 ∗ 90 ∗ 0.28 1.23 ∗ 0.7 ∗ 1

Resolver nos da...

V t mi r metro i norte a yo = 7.65 metro / s

O, alrededor de 17 millas por hora en el extremo inferior.

Para verificar en el extremo superior, si el humano que cae asume el perfil más estrecho posible, su Área proyectada se reduce a 0.18 metro 2 y su coeficiente de arrastre se reduce a 0.7 . Recalcular en base a esto nos da...

V t mi r metro i norte a yo = 18.03 metro / s

O, alrededor de 40 millas por hora.

Entonces, dependiendo de cómo oriente su cuerpo mientras cae, nuestro humano que cae en picado puede alcanzar una velocidad máxima de entre 17 y 40 mph.

En aras de la comparación:

17 mph es aproximadamente la velocidad a la que un paracaidista generalmente golpea el suelo . Necesitas saber lo que estás haciendo para no lastimarte, pero incluso un mal aterrizaje se puede sobrevivir con lesiones relativamente menores.

40 mph es aproximadamente qué tan rápido golpearías el suelo en la Tierra si saltaras de un edificio de 6 pisos. Puede que vivas, pero te vas a romper huesos.

Descargo de responsabilidad: este es el peor de los casos que asume que el individuo que cae cae desde una altura lo suficientemente grande como para alcanzar la velocidad terminal, y no hace nada para detener o ralentizar su caída... como aletear. En un entorno de microgravedad con una atmósfera similar a la terrestre, eso marcará la diferencia.

Fuente principal , Fuente secundaria

Nota: esta pregunta incluye una suposición de los comentarios que aún no se ha incluido en la pregunta principal.

¡Entonces, al final de 17 mph, podría sobrevivir a la caída! Dulce. Básicamente, si sabe algo sobre aerodinámica y tiene los medios para al menos crear resistencia y ralentizar un poco su descenso (sabe en qué posición ponerse, lleva un abrigo que abre para crear un paracaídas/planeador muy improvisado), podría hacer tal vez con un esguince de tobillo o una pierna rota como mucho. ¿Es eso correcto?
@Len Sí, más o menos. Y cualquier cosa que pueda hacer para aumentar aún más su área proyectada lo retrasará aún más. En un entorno de tan baja gravedad con una densidad atmosférica normal, el factor determinante más grande en su velocidad terminal será su Área Proyectada. Ponte un traje de ardilla y ya no tendrás que preocuparte por caerte.
Un problema es que la orientación para caer lo más lento posible y la orientación para aterrizar más cómodamente son polos opuestos. Mantiene su velocidad terminal más baja extendiendo los brazos y las piernas y mirando directamente hacia arriba o hacia abajo. Pero desea aterrizar de pie, preferiblemente con las piernas bastante rectas.
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