¿La fuerza centrífuga y la gravedad difieren en sus efectos sobre los objetos?

Si el tipo de objeto importa, considere el cuerpo humano. Si la situación es importante, considere pararse en la pared interior de un cilindro de O'Neill en lugar de pararse en la superficie de la Tierra.

"Difieren en sus efectos sobre los objetos" significa: ¿Sería el objeto capaz de notar la diferencia? Es decir, ¿hay algún instrumento que pueda decir si está colocado en un cilindro de O'Neil o en la superficie de un planeta a partir de los efectos (aceleración, supongo) de la fuerza centrífuga y la gravedad únicamente?

Wiki: Sin embargo, las personas serían capaces de detectar direcciones de giro y antigiro girando la cabeza, y cualquier elemento que se caiga parecería desviarse unos pocos centímetros.

Respuestas (3)

La relatividad general cumple con el principio de equivalencia fuerte . Según este principio:

El resultado de cualquier experimento local (gravitacional o no) en un laboratorio en caída libre es independiente de la velocidad del laboratorio y de su ubicación en el espacio-tiempo.

Esto implica que localmente la gravedad es indistinguible de la aceleración. Así, la respuesta es que localmente los efectos de la gravedad y la fuerza centrífuga son los mismos. Aquí "localmente" significa una región lo suficientemente pequeña donde la fuerza es uniforme. Por ejemplo, si el cilindro giratorio es grande y usted está confinado dentro de un ascensor, le resultará muy difícil diferenciar la gravedad de la aceleración. Sin embargo, en una región más grande, muchos experimentos y observaciones diferentes fácilmente revelarían diferencias entre la fuerza centrífuga y la gravedad, como se indica con justicia en los comentarios y la otra respuesta.

Sí. Un instrumento que pueda medir con sensibilidad el gradiente de fuerza (por ejemplo, la diferencia entre la fuerza en un punto y la fuerza en un punto cercano, digamos a un pie de distancia) podría notar la diferencia. Esta fuerza de “marea” será mayor para el cilindro de O'Neill.

No entiendo. ¿Por qué debería haber una diferencia entre las fuerzas centrífugas en diferentes puntos dentro del cilindro de O'Neill?
@ user57423 La fuerza centrífuga a la altura de la cabeza es ligeramente inferior a la que hay a los pies.
La fuerza centrífuga apunta lejos del eje de rotación. A una distancia particular del eje, tiene la misma magnitud pero diferentes direcciones. Y como señaló PM 2Ring, a diferentes distancias del eje tiene diferentes magnitudes.
La fuerza centrífuga sobre una masa. metro es metro ω 2 ρ ρ ^ dónde ω es la velocidad angular del cilindro, ρ es la distancia desde el eje, y ρ ^ es un vector unitario que se aleja del eje.
@G.Smith Ya veo. ¿Pero eso no es válido también para la gravedad? En la Tierra, la gravedad a mis pies es diferente de la gravedad a mi cabeza, ¿no es así? Y si el cilindro de O'Neil tuviera el mismo diámetro que la Tierra, la diferencia sería igualmente mínima, ¿no?
Sí a las tres preguntas. Pero O'Neill propuso cilindros con un diámetro de 5 millas, no de 8000 millas, razón por la cual hemos estado discutiendo sus mayores fuerzas de marea.

Lo que normalmente consideramos como "gravedad" en la tierra es en realidad una mezcla de fuerza gravitacional y centrífuga: las plomadas no cuelgan hacia el centro de la tierra, sino ligeramente hacia el polo opuesto. Ambas son fuerzas corporales estáticas, por lo que no es posible diferenciarlas directamente a nivel local.

Pero cualquier marco giratorio también tiene fuerza de Coriolis, que es detectable localmente.

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