Según Wikipedia , un cuerpo humano puede resistir una fuerza g de aproximadamente . Puede ser un valor mayor en algunas circunstancias, pero incluso tan bajo como sería desagradable después de varios segundos. Esto significa que nuestros cuerpos establecen un límite bastante bajo para los viajes espaciales tripulados. Incluso si construyéramos una nave espacial que pudiera acelerar constantemente con , sería fatal para su tripulación.
Sabemos que no es la aceleración en sí misma lo que es dañino; las fuerzas internas dentro de nuestros cuerpos son. Cuando un piloto experimenta , la fuerza proviene de su asiento, a través de la piel y la carne comprimidas; luego los huesos aplican fuerzas a todos los demás pedazos de carne, "sienten" la inercia de la carne; el corazón genera presión para acelerar la sangre; el cráneo empuja al cerebro, el cerebro empuja al cráneo; etcétera. Estas fuerzas crean la impresión de aceleración y pueden ser dañinas. Sin embargo, si se aplicaran fuerzas aceleradoras directamente a cada partícula, el piloto no sentiría nada. La gravedad funciona de esta manera. En caída libre experimentamos gravedad cero aunque aceleramos hacia la Tierra (u otro cuerpo) según un observador distante.
Esta observación me llevó al siguiente concepto:
.-------. /==
| engine <=== everything accelerates
'-------' \== to the left
| |
/ \
/ \
/ large \ free falling
| mass | . passenger craft,
\ M / small mass m
\ /
\ /
| |
.-------. /==
| engine <===
'-------' \==
La nave tripulada de masa cae libremente hacia una gran masa no tripulada . Los motores aceleran lo justo para que la distancia entre las dos masas permanezca constante. Por supuesto, hay algo de fuerza de que tira A la derecha. Los motores actúan en contra de esto, por lo que de hecho aceleran . No es sorpresa, no hay magia. Atracción gravitatoria entre y podría ser reemplazado por una cuerda u otra estructura que conectaría los motores a la nave de pasajeros.
La diferencia es: con la cuerda tenemos una fuerza aplicada a una articulación, luego al fuselaje, su estructura, asientos, carne, esqueleto, todas esas fuerzas dañinas que pueden hacer que los tornillos se rompan y los pulmones colapsen. Con la gravedad tenemos caída libre, sin tensiones, sin daño.
No estoy preguntando sobre motores, fuentes de energía, fuerzas de marea, economía, etc. Supongamos que podemos construir y alimentar este conjunto de naves, incluso si debe ser de escala planetaria.
Preguntas principales: ¿Experimentarán los pasajeros la gravedad cero independientemente de toda la aceleración establecida como espero? ¿O me estoy perdiendo algo? ¿Difieren aquí las respuestas de Newton y Einstein?
Preguntas secundarias: ¿El concepto ya ha sido discutido por los científicos? ¿Cuál es su nombre (si lo tiene)?
Pregunta principal: esta es muy similar a la vieja pregunta de qué pasaría si cayeras en un agujero negro. Tiene razón en que no sentiría la aceleración debida a la gravedad per se, pero aún tendría que preocuparse por las fuerzas de las mareas. Estos tienen una dependencia geométrica complicada: son insignificantes cerca del centro de una masa plana , y para una masa esférica se caen como (o en el horizonte de sucesos), por lo que tendría que ser realmente grande: ciertamente necesitaría permanecer fuera del horizonte de eventos si alguna vez quisiera dejar su "nave espacial". Un ser humano no podría sobrevivir cruzando el horizonte de eventos de un agujero negro de masa solar, pero podría sobrevivir cruzando el de un agujero negro supermasivo. Entonces necesitarías ser muchas, muchas veces más grande que el Sol, y necesitarías que tus motores pudieran acelerarlo casi a la velocidad de la luz en un tiempo razonablemente corto. De la ecuación del cohete (lo sé, eso no se aplica en situaciones relativistas, pero lo que sea), la cantidad de combustible inicial que necesitaría escala exponencialmente con la velocidad final que desea alcanzar. Entonces la masa inicial ( + combustible) necesitaría ser exponencialmente más grande que la masa del Sol. Así que no es un modo práctico de transporte.
Respuesta secundaria: no creo que este concepto sea lo suficientemente realista como para que los científicos se hayan molestado en darle un nombre todavía. ¡Deberías llamarlo Técnica Maciorowski o algo así!
Respuesta terciaria: la única descripción detallada de este mecanismo que conozco se puede encontrar aquí (la ciencia ficción en este sitio varía considerablemente en dureza).
Creo que tienes razón. Debido al principio de equivalencia, al cuerpo en caída libre le parecerá que no tiene aceleración, a diferencia de un cuerpo parado en el suelo, que es equivalente a que el suelo empuja al cuerpo para que acelere hacia arriba y, por lo tanto, experimente la fuerza normal. desde el suelo. Porque la aceleración de la gravedad dependerá únicamente de la distancia entre dos objetos, independientemente de la densidad o la masa del objeto más ligero (o sus componentes), siempre que la masa de la masa más grande sea constante. Y en efecto de la aceleración uniforme, no hay necesidad de que los componentes de un cuerpo (huesos, carne, lo que sea) se "empujen unos contra otros" solo para seguir la aceleración de la pared o el suelo que empuja.
Usando la ecuación para la fuerza gravitatoria
Otro problema viene con las fuerzas de marea. Hay una diferencia en la fuerza sobre las partes del objeto más cercanas a la gran masa y las partes más alejadas de ella. podrías usar
Luego viene el problema de la frenada. cuando frena, tiene que desacelerar, y cuando desacelere, sentirá la fuerza normal en las paredes nuevamente, así que asegúrese de desacelerar lentamente. y además, no puedes detener tu nave en las cercanías de la gran masa (o en la gran masa) si tiene M mucho mayor que la tierra. Después de todo, la fuerza debida a la gran masa sigue ahí, incluso cuando te detienes, por lo que sentirías una fuerza mucho mayor en las paredes o en el suelo que la que sentirías en la tierra.
Esa es mi respuesta hasta ahora, sin considerar situaciones relativistas.
No estoy versado en relatividad general, pero veo un problema con su esquema. Tomemos el conjunto de estrellas distantes como nuestro marco inercial. Siempre que un cuerpo tiene aceleración wrt marco inercial experimenta una fuerza de inercia igual a , dónde es la masa del cuerpo. Supongamos ahora que la gran masa en su ejemplo está estacionario (motores apagados). Entonces cuerpo de masa con caída hacia la masa más grande con tanta aceleración como se requiere para equilibrar la fuerza de inercia por la fuerza gravitacional que actúa sobre ella, es decir, el equilibrio de fuerza en el cuerpo da . Ahora se encienden los motores y se acelera la gran masa, digamos, . Si entonces el cuerpo más pequeño seguirá acercándose al cuerpo más grande, por lo que para mantenerlo a una distancia constante necesitaremos . Si aceleras más el cuerpo más grande, el cuerpo más pequeño se alejará de él. Esto se debe a que, mientras que el cuerpo más grande tiene motores para contrarrestar las fuerzas de inercia que actúan sobre él cuando acelera por , el cuerpo más pequeño no tiene tales medios sino solo la atracción gravitacional de la masa más grande. Si entonces el cuerpo retrocederá, lo que resultará en un debilitamiento de la atracción gravitatoria sobre él, y así sucesivamente en un círculo vicioso, hasta que el cuerpo más pequeño esté (casi) completamente separado del cuerpo más grande, después de lo cual estará flotando con (casi) velocidad constante.
dmckee --- gatito ex-moderador
curioso