¿Es la fuerza centrífuga la que permite que un cuerpo no aerodinámico logre sustentación simplemente debido al empuje? [cerrado]

Si un cuerpo tiene una relación de empuje a peso superior a uno, entonces, ¿la fuerza centrífuga actúa perpendicularmente a la atracción gravitacional de la Tierra que le permite volar?

¿O hay otras fuerzas que no estoy consciente de que están en juego aquí?

Más aclaraciones

Entonces, cuando un cuerpo se mueve sobre la superficie de la Tierra, podemos suponer que se adhiere a alguna apariencia de movimiento circular.

Cualquier cuerpo en movimiento circular experimentará una fuerza hacia afuera perpendicular a la dirección del movimiento.

Muestra

Entonces, dado suficiente empuje, ¿puede cualquier cuerpo volar debido a la fuerza centrífuga creada contra la fuerza gravitacional de la Tierra?

No creo que entiendo lo que estás tratando de decir. ¿Puedes aclararlo?
Creo que están tratando de preguntar "¿Es posible que vuele algo que no es capaz de producir sustentación bernouliana además de la sustentación newtoniana, con suficiente empuje", a lo que la respuesta es "puede que no esté 'volando' pero ¡pasará por los aires!"
Básicamente es una pregunta que aclara la fuerza que actúa sobre, digamos, un cohete o un avión VTOL: están confundiendo la fuerza centrífuga / la fuerza centrípeta, y la idea de cualquier otra fuerza que contrarreste la gravedad.
@SMSvonderTann He actualizado mi publicación.
Depende de lo que llames "volar". Si volar es ganar altura con la fuerza del aire (ascenso aerodinámico), entonces la fuerza centrífuga no tiene nada que ver con el vuelo o la aerodinámica. Es más bien mecánica orbital basada en la gravedad. El aire en este caso no es un requisito, la mecánica orbital funciona en el espacio, no en el vuelo.
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque pertenece a la física o la exploración espacial .
El título de la pregunta es un oxímoron. Si el objeto no es aerodinámico, entonces no puede producir sustentación porque la sustentación es una fuerza aerodinámica. Acepto que esto está fuera de tema
@TomMcW ¿En serio? ¿Una relación empuje/peso >1 no creará sustentación en ningún tipo de objeto?
Toda aceleración hacia arriba no es necesariamente sustentación. La sustentación es específicamente una fuerza aerodinámica. Los cohetes no crean sustentación alguna. Aceleran hacia arriba puramente debido al empuje.
Si la pregunta es cómo una "carrocería no aerodinámica" (¿significa esto realmente "carrocería que no se levanta"?) con empuje > peso puede evitar caer al suelo, es muy simple: oriente y/o configure el vehículo para que la dirección de su empuje es hacia arriba o casi hacia arriba, y el empuje vencerá a la gravedad. Ahora, el 90% o más de los diagramas de sustentación-arrastre-peso-empuje que puede ver mostrarán un empuje horizontal, pero eso se debe a que (generalmente) representan aviones con alas comunes en vuelo nivelado. El tipo de vehículo que describes es muy diferente.
Consulte esta pregunta y respuesta en Physics.SE.

Respuestas (2)

Básicamente, estás preguntando '¿Puedes alcanzar la velocidad orbital en condiciones atmosféricas?'.

La velocidad orbital es aproximadamente igual a

v o ≈ GRAMO METRO r

que, si lo llenamos en Wolfram.alpha , arroja una velocidad de casi 8 km/s (sí, por segundo), o casi 18000 mph, o un número de Mach de 23,23.

El récord de velocidad actual para un vuelo atmosférico sostenido es apenas 2200 mph (que, curiosamente, proviene de 1976 y fue establecido por el SR-71 Blackbird ). Esto significa que todavía nos falta un factor 8. Dado que la resistencia es aproximadamente proporcional al cuadrado de su velocidad, esto significa que tenemos un factor 64 por debajo del empuje en un avión de diseño similar. Pero creo que en ese momento te encontrarás con todo tipo de efectos exóticos interesantes, uno de los cuales es que tu avión se desintegrará por la enorme cantidad de calentamiento por compresión (básicamente, estás haciendo un recalentamiento orbital 'sostenido'). -maniobra de entrada en una parte mucho más densa de la atmósfera).

La respuesta es entonces, diablos no . No mientras la Tierra tenga una atmósfera.

Nota: si está preguntando sobre las condiciones de vacío, entonces la cifra que está buscando es delta-V, no la relación empuje-peso. El delta-v de su nave debe exceder la velocidad orbital antes mencionada. Su relación T/W no entra en juego en absoluto.

No es la fuerza centrífuga lo que permite que un cuerpo no aerodinámico que no está diseñado para ser aerodinámico logre sustentación aprovechando la energía del empuje a menos que vaya tan rápido que esté en órbita.

Si un objeto se mueve lo suficientemente rápido, eventualmente llegará al punto en el que estaría en una órbita baja; en ese caso, supongo que se podría decir que es la fuerza centrífuga que lo mantiene a esa altura (orbitando) y, por supuesto, cuanto más bajo, más rápido debe moverse y se requiere más empuje para contrarrestar la resistencia del aire.

Por lo general, cuando hablamos de algo que se mueve por el aire, lo que proporciona una altura constante sería la fuerza aerodinámica que actúa sobre él. Incluso un ladrillo puede volar aerodinámicamente al crear sustentación a partir de moléculas de aire que golpean si tiene suficiente empuje para mantener su velocidad lo suficientemente alta como para hacerlo.

Todavía se debe a la acción-reacción newtoniana del aire sobre el objeto. A menos, por supuesto, que estemos hablando de un vuelo vertical, en cuyo caso la sustentación proviene de la acción-reacción newtoniana del empuje, no del aire.

No pretendo excluir aquí los vectores de empuje. Por supuesto, el ángulo de empuje desempeñará un papel incluso cuando haya sustentación aerodinámica newtoniana.

Si está hablando de propiedades orbitales, consulte esto en la sección espacial de SE.

Entonces, dado suficiente empuje, ¿puede cualquier cuerpo volar debido a la fuerza centrífuga creada contra la fuerza gravitacional de la Tierra?

Sí, pero se llamaría orbitar, no volar.

He actualizado mi consulta. Creo que estoy usando la fuerza centrífuga en el contexto incorrecto. Pero, ¿podría decirme por qué mi razonamiento es incorrecto? Gracias.
@SanjeetSuhag Cuanto más reúno sobre su pregunta, parece que está preguntando si la razón por la que algo que no está diseñado para ser aerodinámico puede volar es porque está esencialmente en una órbita baja. Si establece las condiciones para que tenga cero elevación cambiando su orientación angular al viento relativo a medida que pasa por el aire, eventualmente, sí, estaría en una órbita baja de alta resistencia al aire si estuviera yendo en el correcto velocidad para esa altitud orbital, que sería muy, muy rápida si todavía estuviera en la atmósfera inferior.
Entonces, estoy equivocado en mi uso del movimiento circular en este contexto, ¿verdad?
@SanjeetSuhag No, no necesariamente. La fuerza centrífuga ciertamente mantiene cualquier objeto a una altitud constante a la velocidad correcta incluso con 0 sustentación aerodinámica.
“ Sí, pero se llamaría orbitar, no volar ”: Hay una gran diferencia. Volar requiere energía constante (empuje) para convertirse en sustentación para luchar contra la gravedad. La órbita no necesita energía ni sustentación (primera ley de Newton).
@mins Incluso con una elevación aerodinámica cero, habría arrastre de forma. El empuje sería solo un ejemplo extremo de corrección de órbita de baja altitud . Incluso los satélites experimentan una pequeña resistencia del aire de algunas de las partículas que flotan allí arriba y requieren ajustes de empuje de vez en cuando. Este es solo un ejemplo extremo de eso cuando no se está creando un ascensor, y obviamente este escenario es puramente hipotético. Nadie pondría algo en una órbita tan baja que requiera un cohete detrás para mantenerlo en marcha.
@RyanMortensen: Veo lo que quieres decir, y no estoy tratando de decir que esté mal, pero las dos cantidades de energía no tienen nada en común. Voyager 1 y 2 continúan sus viajes orbitales por ahora 38 años sin propulsión. CMG se puede utilizar para cambiar de actitud sin empuje. El viaje lunar fue esencialmente un viaje orbital sin motor (a excepción de la inyección de órbita).
¿Es la fuerza centrífuga la que permite que un cuerpo no aerodinámico logre sustentación simplemente debido al empuje? [cerrado]
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