¿Caída libre en una nave espacial centrífuga?

He leído los conceptos básicos sobre los cilindros O'Neil. Un tubo con un diámetro de cinco millas girando casi 23 veces por hora produciría fuerzas similares a la gravedad terrestre en el borde. Habría un espacio en el centro donde se produciría la ingravidez. El tubo está lleno de aire.

Mi pregunta principal es que si una persona estuviera flotando en este espacio, sin restricciones, sin pasarela y encontrara la salida de ese espacio (centro hacia el borde, comenzando a una velocidad modesta, como una carrera), ¿cuál sería el efecto? Supongo que acelerarían debido a las corrientes de aire y eventualmente chocarían contra una pared en el borde, pero esto no se vería exactamente como una caída libre de gravedad. Pero no estoy seguro. Parece que es una centrífuga de movimiento lento que eventualmente aceleraría a dicha persona.

Las dos cosas siguientes que más me interesan son cuáles son las posibilidades de supervivencia y qué tipo de efectos atenuantes podrían usarse. ¿Haría algo un paracaídas o actuaría como una vela, acelerando uno?

¿ Sería Worldbuilding SE un mejor hogar para esta pregunta?
Las preguntas de física de construcción de mundos son definitivamente física rigurosa. Parece que su actividad allí no parece científica, pero seguramente obtendrá descripciones físicas rigurosas y precisas. Entonces, una pregunta sobre una nave espacial hipotética definitivamente se adapta mejor a la construcción de mundos. La física en entornos imaginarios pertenece allí.
@Chair Suena como una pregunta interesante sobre los efectos físicos en condiciones reales, no imaginarias (por ejemplo, sin agujeros de gusano). Si lo expresó en términos de una centrífuga sin referirse a una nave espacial, no tendría ninguna objeción, mientras que seguiría siendo la misma pregunta. ¿Quizás deberíamos redirigir todas las preguntas sobre agujeros de gusano aquí a la construcción de palabras debido a configuraciones imaginarias?
@safesphere es una pregunta interesante. Pero en lo que he explorado la etiqueta de física en la construcción de mundos, la combinación que tienen incluye varios escenarios hipotéticos similares pero no físicamente imposibles. Tal vez mire su meta y la nuestra para ver si hay algún acuerdo definitivo de la comunidad sobre la superposición de nuestros ámbitos. Me inclino a decir que es contenido de Worldbuilding porque se trata de una nave espacial centrífuga y esas cosas son clásicamente ficticias.
@safesphere Sí, el extracto de la etiqueta "física" en la construcción de mundos dice "Para preguntas relacionadas con la física relevante para mundos ficticios. La física general puede estar fuera de tema". Esto claramente cae dentro de la "física en un entorno ficticio de una nave espacial centrífuga".
No hay gravedad dentro del cilindro, solo ingravidez y el viento. Sin aire, uno podría flotar solo una pulgada por encima del piso giratorio y nunca caer. Sin embargo, el viento en la distancia de 5 km sería lo suficientemente fuerte como para involucrar completamente a una persona que cae en rotación. Entonces, para todos los propósitos prácticos, existiría la apariencia de gravedad en el interior proporcional al radio actual. Una persona que cae aceleraría gradualmente y chocaría. Las cosas con una mayor densidad caerían más lentamente y en un ángulo mayor.
Gracias a todos por tomarse el tiempo para responder a mi pregunta. Eliminé el por qué de lo que estaba preguntando, ya que no era relevante para lo que quería saber. No quería y no estaba interesado en el tipo de respuesta que uno esperaría de la construcción de mundos, solo quería mecánica. ¡Cuidarse! :)
"Un tubo con un diámetro de cinco millas girando casi 23 veces por hora produciría fuerzas similares a la gravedad terrestre en el borde". La aceleración centrípeta parece estar más cerca de 13 g, no como la terrestre.

Respuestas (1)

Cuando un objeto se mueve desde el centro de una nave giratoria radialmente hacia afuera, experimenta algo conocido como la fuerza de Coriolis . Esta fuerza ficticia surge debido a la diferencia en la velocidad de rotación entre los radios interior y exterior (los puntos exteriores viajan más rápido). Sin entrar demasiado en los tecnicismos, básicamente significa que un objeto que se mueve radialmente hacia afuera se desviará "hacia atrás" con respecto a la nave, mientras que un objeto que se mueve radialmente hacia adentro se desviará "hacia adelante" con respecto a la nave.

Esta fuerza depende de la velocidad a la que uno camina hacia afuera desde el centro hasta el borde. En su caso, asumimos que la persona está caminando a 5 metro / s hacia el exterior, que es una velocidad típica, a lo largo de un pasillo que apunta directamente hacia el exterior. Usando la ecuación para la aceleración debida a la fuerza de Coriolis, 2 Ω × v , dónde Ω es la velocidad angular, obtenemos un valor de aproximadamente 0.5 metro / s 2 (hacia la pared del pasillo). Esto definitivamente se notará, pero es poco probable que cause daños importantes (siempre que el pasillo no sea demasiado ancho).

Además, la persona también ganará una velocidad de v = r Ω con respecto al borde del tubo cuando llegan a él, donde r es el radio del tubo. Este valor es sobre 320 metro / s , que puede resultar fatal.

No hay daño si están en una pasarela, pero si no hay pasarela y se deja que la persona acelere hasta que golpee algo (una pared exterior), supongo que incluso .5 m/s hará que te muevas rápidamente con el tiempo. . Creo que eso responde a mi pregunta, si estoy entendiendo correctamente.
@Kirk: Tienes toda la razón; si es un espacio abierto y el objeto se mueve muy rápido (radialmente hacia afuera), eventualmente chocará contra algo con un gran impacto. Este problema se puede superar caminando lentamente y dejando que la fricción del suelo aumente gradualmente la velocidad de rotación para igualar la velocidad más rápida en el destino.
¿Qué es ese piso del que sigues hablando? La persona comienza flotando en el aire, en medio de un cilindro giratorio que es un entorno de gravedad cero (aparte de la gravedad centrífuga). El OP quiere saber qué sucede si la persona de alguna manera se aleja del eje.
La persona no está cerca de la pared del cilindro... hasta que choca contra ella. Y el objetivo principal de la pregunta es cómo calculas la velocidad que tendría la persona cuando choca.
@PM 2Ring: No entiendo lo que quiere decir con "en ninguna parte cerca de la pared del cilindro". La persona está dentro . ¿Estás hablando de la fuerza centrífuga?
Es un cilindro grande, con un radio de alrededor de 4 km. Ver en.m.wikipedia.org/wiki/O%27Neill_cylinder
@PM 2Ring: la persona no experimentará ninguna fuerza centrífuga si comienza desde el centro y se mueve radialmente hacia afuera. Sólo tendrán una velocidad tangencial de v = r ω con respecto al cilindro antes de llegar a él. He agregado esto a la respuesta ya que el OP no tenía muy claro en qué dirección viaja la persona.
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