Dentro de un cilindro de O'Neill, ¿tendría la oscilación de un péndulo alguna característica notable?

Los objetos dentro de un Cilindro O'Neill sentirían el efecto Centrífugo, dado por: F = metro ω 2 r , y el efecto Coriolis, dado por: F = d ( metro v ) / d t , así como la fricción del aire del aire bajo los mismos efectos.

En los dos extremos de la oscilación, el péndulo estaría (al menos un poco) más cerca del centro del eje del cilindro y, por lo tanto, experimentaría menos "gravedad" del efecto centrífugo. / A menos que sea perpendicular a la dirección de giro, el péndulo iría en contra del efecto de Coriolis en una dirección del giro y sería ayudado por él en la dirección de retorno.

En términos sencillos , ¿cuáles serían los resultados observados de estas fuerzas en conflicto en un péndulo oscilante?

Respuestas (1)

No perceptible.

En la Tierra, la gravedad también es ligeramente más débil en los extremos de la oscilación de un péndulo, porque está más lejos del centro de la Tierra. Pero resulta que la desviación es lo suficientemente pequeña como para que los efectos puramente geométricos invaliden la aproximación del oscilador armónico para ángulos de oscilación grandes mucho antes de que la gravedad se convierta en un problema.

El objetivo de un cilindro de O'Neill es ser lo suficientemente grande como para que la gravedad se sienta normal para los humanos. Por lo tanto, mientras que la caída de la gravedad aparente con la altura en un cilindro de O'Neill sigue una ecuación diferente a la de la gravedad en la Tierra, dentro del rango de ángulos para los cuales los péndulos se comportan aproximadamente armónicamente, no habrá ninguna diferencia observable. En ángulos grandes, se volverá inestable e irregular, en formas que son caóticamente diferentes de cómo serían en la Tierra... pero son caóticamente diferentes de cómo son en la Tierra, por lo que ningún observador humano podría identificar las diferencias. .

Mientras tanto, la velocidad tangencial en la superficie interior de un cilindro de O'Neill es un poco más de 195 m/s. Su péndulo no se moverá a ninguna fracción significativa de esa velocidad, por lo que la diferencia en la gravedad efectiva en la oscilación anterior frente a la oscilación posterior también estará por debajo del margen de error para cualquier observador humano.

Dudo que no haya cambios notables. La conservación del momento de inercia - péndulo de Foucault. Si el plano de oscilación está a lo largo del "ecuador" (normal al eje del cilindro), no pasa nada. Si está en cualquier otro ángulo, el péndulo tendrá una precesión necesaria.
Tasa de rotación: 2,6 grados/segundo = 38 rotaciones completas/horas : la precesión será perceptible/evidente en una escala de tiempo inferior a un minuto. Además, la misma fuente indica que la fuerza de Coriolis es lo suficientemente fuerte como para causar mareos en algunas personas : si el oído interno es lo suficientemente sensible como para detectar efectos inusuales, se notarán absolutamente en un péndulo más largo. Sea sólo por estas razones, el "No se nota". la respuesta es incorrecta
@AdrianColomitchi Un péndulo de Foucault no tiene precesión en el ecuador. Y en un cilindro de O'Neill, toda la superficie interior es el ecuador. La gravedad siempre es perpendicular al eje de rotación.
Los dos no son equivalentes. Un caso límite para ayudarlo a ver que hay diferencias: establezca el punto de suspensión de su péndulo en el eje del cilindro: ¿cuál es el período de pequeñas oscilaciones y por qué es diferente al caso de la Tierra?
@AdrianColomitchi Eso depende del plano de oscilación. Pero lejos del eje, eso deja de importar, ya que el campo gravitatorio se aproxima como constante. Lo mismo es cierto en la Tierra: en teoría, un péndulo que se balancea a lo largo del ecuador debería comportarse de manera diferente a uno que se balancea perpendicularmente al ecuador, pero en la práctica no es así, porque los tamaños del efecto son demasiado pequeños.
Luego verifique si la misma condición "pequeña" también se aplica al cilindro. Tienes un radio de la Tierra de 6.357e6m, un péndulo de Foucault de 67m y una amplitud vertical de oscilaciones de probablemente 25-50mm. Para que la misma aproximación sea viable en el cilindro de O'Neill (radio de 8km), tendrás que conseguir un péndulo de Foucault de 8cm y una amplitud de oscilación de 63 m metro Apenas un experimento que puede implicar la percepción.
@AdrianColomitchi Las desviaciones no tienen que ser tan ridículamente pequeñas como lo son en la Tierra para ser lo suficientemente pequeñas como para que no valga la pena preocuparse.
Cilindro de O'Neill/Gravedad artificial "Sin embargo, las personas podrían detectar las direcciones de giro y antigiro girando la cabeza, y cualquier elemento que se caiga parecería desviarse unos pocos centímetros". Llamo a "simplemente girar la cabeza para detectar la dirección de rotación" algo definitivamente notable. Mis disculpas, pero hasta que venga con algunas fórmulas para mostrar qué escala se necesita para que los efectos se vuelvan "perceptibles", no me convenceré de su afirmación de lo contrario.
Dentro de un cilindro de O'Neill, ¿tendría la oscilación de un péndulo alguna característica notable?
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