¿Podría un humano sobrevivir a una caída al agua con una armadura de exoesqueleto?

Cuando un personaje salta al agua desde una gran altura, normalmente resultaría gravemente herido, ya que desplazar el agua para desacelerar es más difícil que desplazar el cuerpo que impacta. Si el cuerpo es blando, se deformará fácilmente. Por eso, en mi historia, quiero que alguien salte al agua con armadura. Cubre cada centímetro de su cuerpo, y las extremidades están todas bloqueadas en su lugar. (escenario futuro, exoesqueleto motorizado) Para todos los efectos, la armadura actúa como una figura sólida. Ahora bien, ¿sería capaz el personaje de sobrevivir a una caída? Tengo curiosidad tanto por el impacto como por la desaceleración, suponiendo que viajen a velocidad terminal.

No se trata de la fuerza con la que golpeas el agua, se trata de la fuerza con la que tus órganos golpean la caja torácica y el cráneo.
cuantos gs ¿Qué nave espacial tripulada proporciona el descenso y/o aterrizaje más suave? "Apollo 15 tuvo un amerizaje muy fuerte, alrededor de 15 g al menos [...] Esto se estimó a partir del estado de los amortiguadores de energía Apollo Couch después de la recuperación de la cápsula"
"El Apollo CM tenía un SISTEMA DE ATENUACIÓN DE CARGA . Era un atenuador de carga con núcleo de nido de abeja de aluminio conectado a los sillones de la tripulación. También puede llamarlo amortiguador".
Sobrevivir: muy simple, ¿y si esta servoarmadura puede desplegar paracaídas o tiene un jetpack?
Comentario fuera de tema / no físico: NO ... ¡no sobrevivirás! No se necesita una caída. Te ahogarás por el peso de la armadura. Son muchos los casos documentados de soldados españoles, que murieron en los Países Bajos en la guerra de los 80 años (1568-1648), al intentar cruzar ríos en pequeñas embarcaciones, con pesados ​​blindajes.
¿"Suponiendo que viaja a velocidad terminal" permite paracaídas o algún tipo de freno de aire estilo "traje de alas"? ¿O toda la desaceleración de caer como una roca tiene que ocurrir después de romper la superficie del agua? Estaba asumiendo que el frenado de aire está permitido, releer esto implica que no.
“La velocidad nunca ha matado a nadie. De repente, volverte estacionario, eso es lo que te atrapa”. La desaceleración es el problema. Usar una armadura no cambia nada al respecto.
¿Deberíamos suponer que esta armadura y/o su trama tiene algo para el problema de ahogamiento posterior? Porque un humano con un traje de acero se hundirá bastante rápido, e incluso si está consciente (cuestionable), dudo que pueda salir del traje lo suficientemente rápido.
Estoy razonablemente seguro de que esto no es diferente de cómo una nave espacial protege a sus pasajeros contra fuerzas G irrazonables, por lo que podría tomar una página de The Expanse, que hizo un enfoque razonablemente justificado científicamente sobre cómo podría disminuir las fuerzas G . Para un humano con traje, el problema principal también sería la G general, en lugar de puntos de presión específicos, dado que está creando una armadura fuerte para resistir el golpe inicial.
Como de costumbre, cada vez que veo a alguien hacer preguntas como esta, le recomiendo que lea sobre la biofísica detrás de las conmociones cerebrales. Los principios son esencialmente los mismos aquí.
¿Es una opción aceptable el uso de propulsores/cohetes para maniobrar el traje en un ángulo muy poco profundo de aproximación a la superficie del agua? El traje alcanza la velocidad terminal y luego, a baja altitud, los propulsores se activan para cambiar el ángulo de aproximación hasta que se aleja un par de grados de la horizontal. Luego, justo antes del impacto, se bloquea en una configuración de 'bola'. Después de lo cual puedes jugar a saltar piedras (con la tripulación del barco dejaste de hacer apuestas sobre cuántos rebotes hay antes de hundirte).
Desea buscar los experimentos de desaceleración del trineo de cohetes de John Stapp en.wikipedia.org/wiki/John_Stapp : son lo más cerca que podrá llegar a los experimentos reales sobre esto
Puede reducir fácilmente la velocidad terminal proporcionando a la armadura frenos de aire, tal vez alas, tal vez una enorme bola inflable o tal vez incluso un paracaídas. Tenga en cuenta que no existe una velocidad terminal fija, los paracaidistas más pesados ​​tendrán una velocidad terminal más alta que los paracaidistas más ligeros. La velocidad terminal también depende de la pose de los paracaidistas. La conocida posición del arco de paracaidismo produce una velocidad terminal de alrededor de 200 km/h, pero un paracaidista también puede ir mucho más rápido. -- Tenga en cuenta que el video de YouTube que muestra un aterrizaje en el agua con traje de alas sin paracaídas es un montaje (falso).

Respuestas (19)

No se trata de lo duro que es, sino de lo frágil y elástico que es.

La armadura de acero puro sería mala. Sería como si golpearas un piso de acero y te aplastaría.

Pero, un exoesqueleto futurista podría tener una composición elegante. Quieres que se deforme, como las zonas de deformación en los automóviles. Esto significa que la persona en el interior se ralentiza durante un período de tiempo más largo y sufrirá menos daños. Puede sobrevivir a la desaceleración de una gran velocidad si reduce la velocidad durante un período lo suficientemente largo.

También quieres que sea elástico. En lugar de ser duro e inflexible, debería comprimirse cuando lo golpeas. Esto prolongará el tiempo de desaceleración, haciendo que golpees el agua con menos fuerza.

Idealmente, también desea que se mueva para disminuir la velocidad. Debe estar plano, para maximizar su área de superficie al aire para reducir la velocidad hasta justo antes del impacto, que debe ser primero con las piernas para que su área de superficie al agua se minimice y pueda fluir a través del agua en lugar de detenerse rápidamente. .

También tal vez dispare algo al agua justo delante de usted para romper la tensión superficial. Idealmente, algo explosivo, de modo que ingrese primero una neblina de agua, luego un poco de agua con aire y solo luego agua pura.
Si tiene un arma que puede disparar mucha masa, puede disparar hacia abajo para ralentizar su movimiento y luego solo tiene un jet básicamente.
¿No debería importar también la forma de la armadura? Si el punto de impacto es largo y agudo, comenzará a dividir el agua antes de que golpee el resto de la armadura.
Si tienes una punta en tu armadura, la fuerza subirá por la punta hacia tu armadura y, si se rompe, dentro de ti.
¿Cuánto de esto debe ser la armadura en sí y cuánto puede ser relleno/restricciones dentro del caparazón? Aunque, puede ser una armadura tipo "marine de repuesto" más voluminosa que un exoesqueleto (lo que implica un ajuste mucho más ajustado), pero podría valer la pena mencionarlo.
@NepeneNep ¡No! Si tiene un penetrador en forma de cono, su desaceleración será menos abrupta. Intenta bucear desde 10 m en una piscina: hay una diferencia clara entre golpear el agua como lo hace un buzo (las manos apuntando hacia abajo, el cuerpo recto y perpendicular a la superficie) y golpear el agua "de costado" con la barriga cuando estiras las extremidades como ¡alas de mariposa!
Mencioné ir con la pierna primero, para minimizar el área de superficie de colisión.
Estaba respondiendo específicamente a su comentario a @vsz sobre tener púas en la armadura. La fuerza no solo "subirá por el" pico ", sino que depende de la forma del pico y de su tamaño (por ejemplo, penetradores). De todos modos, artículo relevante .
@NepeneNep sí, si tienes un arma que puede disparar mucha masa hasta el punto de tener un jet, entonces puedes hacerlo. Pero mi propuesta solo necesita un arma de tamaño regular (por supuesto cuanto más grande mejor) y/o pequeños explosivos para remover el agua. La producción de energía requerida para realmente desacelerar significativamente la caída es de magnitudes más altas. Mi punto principal era romper la tensión del agua antes del impacto.

Tu no sobreviviras

Películas como Iron Man sugieren que una armadura es todo lo que necesitas para sobrevivir a grandes impactos. Sin embargo, la física funciona de manera diferente. Una mirada rápida a los autos nos muestra por qué.

Los autos solían construirse lo más fuertes posible. ¡Cuanto más fuerte sea el coche, mejor! Desafortunadamente, este no es el caso. Con grandes choques, el auto sufrió pocos daños. Sin embargo, la persona que estaba dentro del auto estaba muerta. Esto se debe a la inercia. El cuerpo de la persona que está dentro del automóvil continúa su viaje, mientras que el automóvil se detiene. La carrocería golpea el auto y se deforma de todos modos, mientras que el auto permanece rígido. Es como chocar contra un muro de hormigón, ¡pero en este caso es el coche!

Tener una armadura solo cambiará el "muro de concreto" para que esté justo contra tu piel cuando golpees el agua. Especialmente porque golpear el agua a altas velocidades puede ser más difícil que golpear el concreto, ya que el agua se deforma más lentamente con impactos altos que el concreto.

Lo que quieres es una desaceleración más gradual a medida que golpeas algo. Por eso los coches actuales se deforman con tanta facilidad por impacto. La deformación reduce la velocidad del vehículo y de la persona a un ritmo más aceptable en poco tiempo. Todavía es una gran prueba mirar a cualquiera que haya estado en un gran accidente automovilístico. Pero al menos es sobreviviente. Todavía tienes algo de fuerza aquí y allá, por lo que el auto no se deforma en la persona.

Así que quieres una armadura que pueda ralentizar el impacto. Si se trata de una armadura "fija" en resistencia, querrá que sea grande (inadecuadamente grande para cualquier propósito de armadura normal) y capaz de deformarse al golpear para ralentizar a la persona tanto como sea posible en el corto tiempo del impacto.

Es el más suave entre el contenido y la caja para aplastar, por eso ponen los artículos frágiles en poliespuma y no en caja de acero.
La armadura motorizada "inadecuadamente grande para cualquier propósito de armadura normal" me suena sospechosamente como un robot de batalla, que es una opción de construcción mundial si OP es capaz de alejar los robots de batalla, siendo una mala idea.
La dinámica que describe es para un automóvil que choca contra un muro de hormigón (el escenario probable del mundo real que los diseñadores de automóviles tienen en mente). Si el auto choca contra un montón de zarzas, un auto pesado y sólido protegerá mejor. Caer al agua se parece más a lo segundo.
Así que tu armadura tiene una capa de airbag interior :-)
@dspeyer un cálculo rápido muestra que una posición boca abajo, con la mayor resistencia al viento, dará una velocidad de aproximadamente 50 m/s o 180 km/h (112 mph). Incluso si te transfieres en el último momento a una posición que hace que tus piernas vayan primero, seguirás yendo con una fuerza gigantesca hacia el agua. Agua que necesita una tonelada de energía para desplazarse en tan poco tiempo, lo que también significa una gran cantidad de cambio de velocidad. A estas velocidades es tan alto que apenas importa si es agua o tierra. Llevas un traje ceñido a la piel, lo que significa que no hay forma de desacelerar gradualmente. Por no hablar de que añade peso.
Los humanos tienen aproximadamente la misma densidad que el agua, lo que significa que la aproximación de profundidad de impacto de Newton dice que te detendrás en una distancia del mismo orden de magnitud que tu dimensión paralela a tu movimiento. Desacelerar 50 m/s en 2 m significa detenerse en 80 ms, lo que lo somete a una aceleración promedio de 625 m/s^2 (~63 g). Esa aceleración es en realidad algo sobrevivible, pero no en esa orientación.
@ AI0867 pero su traje tiene (potencialmente) una densidad mucho más alta que el agua, lo que permitirá que la profundidad de su impacto sea mucho mayor, lo que permitirá que su desaceleración sea más gradual, ¿verdad?
Lamentablemente, también caes más rápido por ser más denso. Si ignoramos eso... un traje de acero podría duplicar su densidad, lo que también reduce las fuerzas g a la mitad. Divertidamente, si el traje generara un gran pico apuntando hacia abajo, podría mejorar esto (en efecto, está extendiendo su tiempo de colisión).
@ AI0867 Para citar a wikipedia sobre la aproximación de profundidad de impacto de Newton: "Este enfoque solo es válido para un impactador romo (sin forma aerodinámica) y un material objetivo sin fibras (sin cohesión), al menos no a la velocidad del impactador. Esto suele ser cierto si la velocidad del impactador es mucho más alta que la velocidad del sonido dentro del material objetivo". (1500m/s para el agua). Hay una razón por la que las piscinas de buceo tienen más de 2 metros de profundidad. Y, hasta que te acerques a la velocidad del sonido en el agua, las cascadas más altas necesitan piscinas más profundas.
Eso es cierto, por eso agregué "en el mismo orden de magnitud", pero mis cálculos también asumieron que la desaceleración era constante en esa distancia, lo cual no será. El pico probablemente será mucho más alto. Incluso si un traje logra mantener su postura recta y soporta perfectamente su forma externa, sus órganos (¡incluido su cerebro!) aún tendrán que lidiar con el impacto de sus huesos.
Sin embargo, la velocidad del sonido es principalmente relevante para ignorar las 'fibras': si te estás moviendo más rápido que la velocidad local del sonido, la fuerza no puede propagarse lo suficientemente rápido a lo largo de ellas para tener un efecto en el penetrador. El agua no tiene fibras a temperatura ambiente.

Si necesita un ejemplo del mundo real de que esto no funciona, el transbordador espacial Challenger explotó a los 73 segundos de vuelo. Lo que es menos conocido es que la cabina sobrevivió intacta.

La fuerza explosiva cortó los ensamblajes de metal, pero fue casi exactamente la fuerza necesaria para separar el compartimiento de la tripulación, aún intacto, de la nube en expansión de escombros y humo en llamas. Lo que los mejores datos le dicen a los expertos es que el Challenger se partió a 48,000 pies sobre el Atlántico. El compartimiento de la tripulación sin daños, impulsado por la velocidad ya alcanzada, se elevó a una altitud máxima de 65.000 pies antes de comenzar su curva hacia la tierra.

Era un escenario insuperable con esta terrible nota al final.

La evidencia llevó a los expertos a concluir que los siete astronautas vivieron. Trabajaron frenéticamente para salvarse a través del arco en picado que les tomaría 2 minutos y 45 segundos para estrellarse contra el océano.

Este artículo señala

La cabina habría golpeado el agua a unas 207 mph, creando una fuerza equivalente a unas 200 veces la de la gravedad, dijo.

La fuerza del compartimiento de la tripulación al chocar contra el océano, que "excedió con creces los límites estructurales del compartimiento de la tripulación o los niveles de supervivencia de la tripulación", causó tal destrucción que los expertos no pudieron determinar la causa precisa de la muerte, dijo Kerwin.

Si desea que su armadura aumente la supervivencia, debe emitir algo de energía para frenar la caída del usuario hasta el punto en que la armadura pueda absorber el resto sin lesionar al usuario.

Oh, cabrón. Ese es uno de esos escenarios de pesadilla que te ahogan lentamente y te comen vivo. Que sus desafortunadas almas descansen en paz.

¿Puedes usar a Alexandre Despatie como exoesqueleto?

Esto debería ser efectivo tanto para el buceo como para las citas.

Punto del aguja

Tu aburrido exoesqueleto se convierte en un gran espacio con un ángulo muy agudo que penetra en el agua. Mover tanta agua requiere mucha energía, pero tú tienes mucha energía. El ángulo en la punta puede ser arbitrariamente estrecho, por lo que la tasa de desaceleración puede ser arbitrariamente pequeña, si suponemos una fuerza casi mágica en la estructura reformada.

Medidas activas

El exoesqueleto contiene nanobombas en miniatura que succionan agua incluso más rápido de lo que estás viajando y la empujan a través de pequeños canales de muy alta presión hacia el otro lado para liberarla. Todo esto se hace con un conocimiento avanzado de la turbulencia para mantener un flujo laminar casi perfecto, disipando y consumiendo casi nada de energía en el proceso. Simplemente pasas al agua y sigues adelante. Lo que suceda cuando llegues al fondo del océano quedará para otra pregunta.

Su opción de medidas activas también permite una tasa de desaceleración lenta arbitraria, siempre que haya suficiente profundidad en el agua. Otro método similar sería que el exoesqueleto detecte la caída y extienda partes de sí mismo que están diseñadas para impactar primero y permitir que el resto del traje y el ser humano se desaceleren a un ritmo sustancialmente reducido (es decir, sobre una distancia medida en pies/metros, en lugar de una parada abrupta medida en cuánto se deforma el material (agua, suelo, etc.) que está impactando.
Necesita agregar referencias para su primera oración, para explicar quién (o qué) es Alexandre Despatie.
¿Cómo puedo usarlo exactamente como mi exoesqueleto? Suena a pesadilla :D
@jamesqf Alexandre Despatie, el mundialmente famoso campeón de clavados de Canadá, es muy bueno saltando al agua. Echa un vistazo aquí: en.wikipedia.org/wiki/Alexandre_Despatie

Depende de muchos factores, incluido el peso de la armadura. Irónicamente, una armadura más pesada te hace mucho más seguro. Si la armadura tiene mucha masa en comparación con el agua que necesita desplazar, la desaceleración total será más lenta y el impacto del impacto en el interior de la armadura será menor. Esto también hará que vayas más profundo, pero eso es algo de lo que la armadura será buena para protegerte. Y no tendrás posibilidad de nadar solo con los músculos, pero es una servoarmadura.

La armadura funciona desplazando un impacto sobre un área grande: en lugar de que las cosas pequeñas hagan agujeros, el impacto se extiende sobre un área más grande del cuerpo. Esta es la razón por la que empujar un lado de una chincheta es realmente doloroso y el otro no. Esto también es lo que hace el agua, por lo que la armadura claramente no ayudará por sí sola.

Los paracaidistas que caen en posición de "águila extendida" alcanzan aproximadamente 53 EM o 120 mph . Por supuesto, aterrizar "águila extendida" aumenta la mortalidad. Suponiendo que se necesita literalmente un segundo para que un traje a) oriente el cuerpo con los pies primero y b) junte los pies y las manos en una especie de posición de aterrizaje ideal (posición de "lápiz"), la velocidad en el impacto es 63 EM .

Para un aterrizaje con los pies por delante, un ser humano puede acelerar con seguridad tanto como 98 EM 2 durante 3 segundos (que no sería necesario - en 10 gramo 0 , el usuario se detiene por debajo de un segundo con una profundidad máxima de aproximadamente 20 metro ). Digamos que el traje puede alterar su fricción con el agua para controlar la desaceleración. En 5 gramo 0 , se necesita 1.3 s para alcanzar una profundidad final de casi 41 metro que es bastante profundo. Si el traje no controla el entorno de la cara y el oído del usuario, los tímpanos pueden estallar peligrosamente al llegar a las profundidades.

El cuerpo humano en realidad funciona mejor acelerando en la dirección hacia la cara, por lo que un traje inteligentemente diseñado adaptaría una posición de lápiz curvo para que el humano comience mirando hacia adelante y termine mirando hacia arriba para que su trayectoria en el agua comience vertical y termine horizontal.

Hay toneladas de variables aquí. Un traje inteligente apuntaría a impactar en la superficie de agua más agitada, y podría disparar cosas al agua para hacerla más agitada (lo que ralentizaría insignificantemente al usuario). Un traje pesado tiene una velocidad terminal más alta, pero también podría tener membranas que aumenten el área de la sección transversal durante la caída libre. Si tuviera membranas, una trayectoria tipo piedra saltarina sería realmente ventajosa.

La presunción del traje de exoesqueleto es bastante grande, pero si lo aceptas, sobrevivir a una larga caída en un océano profundo debería estar bien.

"podría disparar cosas al agua para hacerla más áspera" ¿Quizás un arma de energía dirigida lo suficientemente poderosa como para calentar hasta hervir y burbujear la superficie del agua? ¿Algún tipo de arma sónica para producir grandes ondas/ondas? ¿Disparar algunos misiles para explotar bajo el agua, cronometrados y colocados para que haya aguas turbulentas en las que aterrizar? Pero entonces, si hay suficiente de estas cosas en el traje, entonces tal vez tenga suficiente energía y poder para retro-cohetar a un aterrizaje suave. Entonces, tal vez el piloto necesite tomar múltiples acciones que por sí solas no son suficientes pero se suman a un aterrizaje sobreviviente.

Si la armadura es lo suficientemente ligera, se puede sobrevivir con heridas.

Un ser humano desprotegido puede sobrevivir a un aterrizaje en el agua si todo va a la perfección . El ángulo de entrada debe ser el correcto y debes permanecer consciente y volver a la superficie antes de que te ahogues. Improbable, pero ha pasado y también hay algunos que murieron ahogados, no por el impacto.

La armadura puede garantizar la entrada perfecta y puede proporcionar aire para respirar incluso si queda inconsciente. Por lo tanto, se convierte en un escenario de alto riesgo, no en un escenario de muerte básicamente seguro. Algo para lo que los usuarios nunca entrenarían pero que sí conocerían.

El traje se puede crear una superficie superhidrofóbica.

Al crear una burbuja de aire alrededor del traje, puede reducir la resistencia al agua . Necesita mucha más profundidad para desacelerar (así que no hay aterrizajes poco profundos)

Este es el notable resultado de una serie de experimentos que han mostrado por primera vez objetos que se hunden en el agua con una resistencia casi nula, lo que finalmente demuestra una teoría física del siglo XVIII.

... El experimento parece simple. Deja caer una bola de metal de 2 centímetros de ancho en una piscina profunda. La bola forma una gran burbuja de gas en forma de lágrima alargada alrededor de sí misma y luego la bola y la burbuja se hunden juntas. Haz los cálculos y resulta que esta pelota experimenta diez veces menos arrastre que un objeto sólido con la misma forma.

https://cosmosmagazine.com/physics/a-ball-in-an-air-burbble-can-slip-through-water-with-casi-no-drag/

La armadura puede ser una "figura sólida" y puede sobrevivir a la caída sin daños, pero el humano interno blando aún sufrirá una desaceleración terminal sin algún tipo de compensadores de inercia de tecnología mágica o algo similar.

Una posible solución sería algún tipo de sistema de chorro para reducir la velocidad de caída a un valor de supervivencia. Si tal sistema sería parte del traje, o un "jetpack" desmontable, o incluso un dron, sería un ejercicio para el escritor.

Tal sistema de propulsión permitiría que el traje cayera a velocidad terminal hasta mucho más cerca del suelo que un sistema más pasivo (como un paracaídas), pero aún requerirá cierta distancia para estirar la desaceleración hasta niveles tolerables para los humanos.

Los cinturones de seguridad en los automóviles están hechos de un material diseñado para estirarse y llevar la desaceleración a un nivel de supervivencia. A las personas en automóviles que van demasiado rápido contra un pilar de concreto se les arrancarán los órganos internos de las venas y, aunque la piel no se rompa, la persona se desangrará. La sangre terminaría vaciándose en la piel, como globos de agua reventados en una bolsa de basura, y acumulándose en la parte inferior del cuerpo. Los ejemplos de Iron Man rebotando como una súper pelota en una cancha de ráquetbol y luego el Sr. Stark saliendo un poco sudoroso no son realistas. Sería un gran moretón.

Desde el punto de vista de la física, la segunda ley de Newton establece F = metro a . En otras palabras, la cantidad de fuerza ( F ) que experimentas es proporcional a la rapidez con la que aceleras ( a ).

El agua realmente no se comprime, por lo que golpeará el agua a velocidades de caída libre y desacelerará a velocidad cero en una fracción de segundo. Eso significa a es muy grande, como lo serán las fuerzas que experimentes. Tener una capa de armadura realmente no ayudará, su desaceleración es la misma, por lo que la fuerza general impartida en su cuerpo es la misma.

Hay dos formas de reducir la fuerza de tal impacto: perder masa o desacelerar más lentamente. Lo primero no es práctico para un ser humano en caída libre. Este último se usa con frecuencia en el mundo real. Un acróbata que cae de una cuerda floja podría morir por la desaceleración repentina de un impacto con el suelo. Una red de seguridad resuelve este problema ralentizándolos durante un período de tiempo. Si un impacto repentino lo desacelera en 0.1 segundos y una red lo desacelera en 5 segundos, entonces su cuerpo solo estará sujeto al 2% de la fuerza de un impacto. Por eso duele tropezarse y caerse sobre cemento, sobre alfombras duele menos y sobre un colchón no duele nada. Como ejemplo extremo, así es como puedes saltar desde lo alto del hotel Stratosphere, caer a velocidades de más de 40 millas por hora y aún así aterrizar de manera segura en el fondo.

El problema que debe resolverse es básicamente la alta aceleración que experimentará la persona en el traje. Veo diferentes enfoques para reducir la aceleración.

La fuerza con la que se acelera la persona (resistencia al arrastre del agua) depende del área de arrastre y la velocidad ( Área de arrastre ).

Supongo que tratas de evitar reducir la velocidad de impacto, ese factor se considera constante. En su lugar, podría, por ejemplo, reducir el área de arrastre utilizando formas aerodinámicas para la armadura. Los coeficientes de arrastre más bajos son, por ejemplo. se encuentran en los aviones y son alrededor de 2-3 magnitudes más bajas que el cuerpo humano. Dependiendo de la velocidad de impacto que ya podría ser suficiente.

Otra idea es considerar la fuerza como constante y solo una armadura de cuerpo completo. Dado que la aceleración es proporcional a la masa, podría simplemente hacer que el traje sea muy, muy (muy) pesado. El impacto sobre la velocidad de caída sería considerablemente bajo, pero la distancia de frenado aumentaría. Por supuesto, la tensión en el traje también sería mayor, por lo que el aumento de masa debería estar en el punto más bajo posible.

Una combinación de las dos soluciones también funcionará.

EDITAR: ¡Esto solo funcionará para aguas suficientemente profundas!

Acuerde que agregar masa es bueno para hacer que la entrada de agua sea más suave, sin embargo, "el impacto en la velocidad de caída sería considerablemente bajo" depende del escenario de caída real. Si la caída no es lo suficientemente alta para alcanzar la velocidad terminal de todos modos, entonces sí. Pero la velocidad terminal será mayor con mayor masa.

Usa un traje de alas

Todas las respuestas anteriores asumen un "amerizaje" descontrolado. Pero con la armadura de exoesqueleto, no hay razón por la que no pueda presentar superficies voladoras desplegables. A diferencia de un paracaídas que es una situación de "uno y listo" (como se menciona en una respuesta eliminada), estas superficies voladoras podrían guardarse fácilmente después del aterrizaje. El diseño podría usar superficies rígidas o podría ser flexible (quizás Kevlar). Se desplegarían desde botes montados en la parte posterior de la armadura a cada lado, y podrían guardarse de la misma manera.

Aterrizar un traje aéreo no es solo una situación hipotética. Gary Connery realmente ha aterrizado un traje de alas en una pista, usando cajas de cartón para reducir su velocidad. Aterrizó con una velocidad de avance de 50 mph y una velocidad vertical de 15 mph. Esto está dentro de los límites de supervivencia para un aterrizaje en el agua tal como está. Cuando considera que una bengala bien ejecutada podría permitirle reducir su velocidad de avance planeando sobre el agua, parece aún más factible.

Si consideramos que el exoesqueleto también podría presentar un nivel razonable de amortiguación de impactos, para mitigar los efectos de los impactos (los chalecos antibalas aún te lastiman, simplemente no te matan) o explosiones, entonces esta podría ser incluso una opción de supervivencia en tierra. . Definitivamente va a doler, y tu traje probablemente no va a sobrevivir, pero tienes probabilidades razonables de lograrlo. Una zona de aterrizaje suave (árboles, nieve, terreno inclinado que reduce la velocidad de forma más gradual, etc.) definitivamente empujará las cosas a tu favor.

También vale la pena mencionar que los trajes aéreos actuales están inherentemente limitados por las dimensiones del cuerpo humano y las fuerzas que pueden soportar los brazos y las piernas. La armadura motorizada no tiene estas limitaciones. Los puntales telescópicos podrían extenderse desde los brazos y las piernas para proporcionar una mayor área alar. No va a convertir esto en un ala delta completo, pero podría dar suficiente control para derribarlo de manera segura con una velocidad terminal no terminal.

La armadura no importa mucho a menos que tenga alas

Para una forma dada, la velocidad terminal es proporcional a la raíz cuadrada del peso.

Para una forma dada, la fuerza de arrastre en el agua es proporcional al cuadrado de la velocidad.

La desaceleración en el agua es proporcional a la fuerza/peso.

Entonces, para una armadura delgada, si la armadura, digamos, cuadruplica el peso del usuario, entonces duplica su velocidad terminal. Eso cuadruplica la fuerza de arrastre en el agua, pero la desaceleración es la misma . La parte de la fuerza de desaceleración que soporta el usuario es la misma . Si no cambia su forma, entonces la armadura no hace ninguna diferencia en la capacidad de supervivencia.

Si, como dice @LorenPechtel, es apenas posible que un ser humano sobreviva a una gran caída por su cuenta, entonces sería igualmente casi imposible sobrevivir con una armadura, y sufriría muchas menos picaduras y lesiones menores.

Sin embargo, lo mejor que la armadura puede hacer por el usuario en esta situación es alterar su forma de una manera beneficiosa. Desea aumentar el área de la sección transversal mientras cae por el aire y luego modificar la forma o la orientación para minimizar esa área de la sección transversal justo antes de tocar el agua.

Es la relación entre estas dos áreas transversales lo que determina si el usuario sobrevivirá o no. Cualquier tipo de estructura similar a un traje de alas que una las extremidades mientras cae haría que la prueba fuera mucho más placentera.

Las estructuras supercavitantes en la superficie de entrada (cabeza o pies) también ayudarían mucho, pero tienen un aspecto extraño y realmente no las necesitas.

Habiendo leído las respuestas anteriores, me parece que, para sobrevivir, su armadura futurista necesitaría manejar la desaceleración. Puede extruir aletas y otras cosas de su capa exterior que le permiten controlar el deslizamiento durante la caída, y en la superficie del agua, convertirse en una especie de lanza para no golpearla. Esta armadura es muy activa y está mirando hacia adelante. Si el agua es demasiado poco profunda, tal vez tenga la previsión de extruir aletas que promuevan el deslizamiento lateral como un medio para reducir la velocidad vertical.

Una técnica de la que he oído hablar (se necesita cita; no la probé; no intente esto en casa) para entrar en el agua desde una gran altura es poner una pierna hacia adelante y una pierna hacia atrás, formando una V invertida. con ellos, mientras tensa el esfínter rectal (para evitar que entre el agua a alta presión...). No recuerdo si el consejo incluía extender los brazos, pero puedes imaginarte una armadura usando los brazos como parte de la solución. Si lo leo, lo creo.

Escuché que querrías cruzar las piernas, juntando los tobillos lo mejor posible. Si pones una pierna hacia adelante y la otra hacia atrás, corres el riesgo de que una rodilla te golpee en el medio del pecho y la otra entre los omoplatos. Tal vez no sea relevante en la armadura, otra sugerencia fue poner las manos sobre las orejas para evitar una dolorosa ráfaga de agua en el canal auditivo. Luego, una vez que toque el agua, apriete el esfínter, cierre la boca y exhale por la nariz para mantener el agua fuera de ambos extremos del canal alimentario, aunque es probable que eso suceda de forma natural.

Si descartamos una armadura voladora como Iron Man, puedo pensar en usos para elementos útiles para algo más que sobrevivir a una caída desde una gran altura y para aterrizar sobre tierra o agua. Un ejemplo de un artículo de una sola función es un paracaídas grande o un paracaídas. Esto sería esencialmente algo de un solo uso, ya que una vez implementado, sería necesario reiniciarlo cuidadosamente. Eso supone que no estaba dañado o tuvo que ser desechado. Debido a que se daña fácilmente y no se reinicia fácilmente para otro uso, puede ser necesario que más de uno sea útil, lo que se suma al volumen y, nuevamente, es útil básicamente para una cosa.

¿Qué tal una combinación de superficies aerodinámicas, propulsores y bolsas de aire que puedan desplegarse y retraerse rápidamente?

Los perfiles aerodinámicos ayudarían a maniobrar mientras se corre rápidamente, manteniendo los pies en el suelo o fuera del suelo saltando/deslizándose sobre obstáculos. También es útil para hacer una parada o giro rápido. Los propulsores podrían agregar a esto, además de una mayor aceleración en una carrera y un posible uso como arma. Algunas superficies aerodinámicas resistentes pueden ser armaduras que se mueven hacia arriba y hacia abajo para cubrir puntos vulnerables de la armadura o cubrir a un aliado. Algunas superficies aerodinámicas no tan resistentes aún funcionarían como una especie de armadura ablativa, ya que se rompen y quitan algo de "calor" a los proyectiles o golpes. Por supuesto, en una caída, los perfiles aerodinámicos pueden ayudar a reducir la velocidad y apuntar a un lugar seguro (o más seguro) para aterrizar.

Las bolsas de aire que pueden abrirse rápidamente y desinflarse de nuevo en su lugar de origen pueden ayudar en una caída al aumentar el área para agregar resistencia al aire y reducir la velocidad. Tal vez útil con superficies aerodinámicas, tal vez no. El aire de las bolsas amortiguaría el aterrizaje en el aire o en el agua. Si está en el agua, proporciona flotación. Luego vienen otros usos. Si el piloto de la armadura motorizada no puede apartarse lo suficientemente rápido del camino de un tren que se aproxima, las bolsas de aire podrían suavizar ese golpe. También es útil para conectar un puñetazo suave, como guantes de boxeo, si el objetivo es disuadir a una lesión.

Hay formas creativas en que se pueden usar las bolsas de aire para aquellos que son fanáticos de MacGyver. ¿Necesita levantar una sección de pared derribada por un terremoto o una tormenta? Y con cuidado para liberar algunos atrapados... um... (piensa en algo lindo, borroso y en peligro de extinción)... ¿osos polares? Luego arrástrese debajo de un pequeño espacio e infle las bolsas de aire para levantar la pared y hacer un agujero lo suficientemente grande para que los osos pasen. ¿Necesitas anclarte a una roca a lo largo de la playa para que la próxima ola no arrastre a nuestro héroe hacia el mar? Mete un brazo en una grieta en la pared e infla para que quede apretado. ¿Necesita parecer grande e intimidante para asustar a algunos osos polares en peligro de extinción? Hincharse muy grande y gruñir sobre un PA. Agregue una ráfaga de aire hacia los osos con los propulsores para agregar el efecto de la respiración de un animal grande.

Usar supercavitación

Las otras respuestas tienen razón en que, en última instancia, lo que importa es la cantidad de desaceleración . Sin embargo, a diferencia de los automóviles, la forma de limitar eso no es una zona de deformación. Podrías usar una zona de deformación, pero el tamaño de eso solo puede ser tan grande , y después de que se derrumbe y sigas yendo rápido, eso es todo.

En su lugar, debe sacar provecho de lo que ya están haciendo los buceadores de altura: entrar lo más lejos posible en el agua. No hagas la armadura blanda.

El problema es, por supuesto, que el agua se vuelve "dura" si la golpeas rápidamente, a veces se dice "más dura que el concreto". Pero esto es una simplificación. Para un impacto plano, sí, sería absolutamente mortal, pero si lo haces inteligentemente, puedes entrar con mucha menos resistencia. Algunos ya sugirieron un pico largo . El truco sería permitir que el agua saliera del camino con un movimiento horizontal más lento, para dar paso al movimiento vertical mucho más rápido del buceador. El clavo tiene que ser fuerte, y ayuda si es muy pesado tirar del vehículo al agua con un movimiento recto y estable y con menos desaceleración para las mismas fuerzas.

Pero hay una estrategia aún mejor: la supercavitación . Es el principio utilizado por los torpedos de alta velocidad, y eso es básicamente lo que debe ser, excepto que no necesita preocuparse por alcanzar esa velocidad, solo por no perderla demasiado repentinamente. No estoy seguro de cuán confiable es la cifra de Wikipedia de 400 km/h para tales torpedos, pero ciertamente debería ser suficiente para que esto sobreviva.

Además, el efecto de supercavitación solo funciona en el agua, es decir, el buzo puede tener una mala forma aerodinámica y/o menor masa, lo que significa que la velocidad terminal no aumentará tanto, mientras que la resistencia del agua será mucho menor .

La mayoría de las otras respuestas parecen centrarse en reducir la desaceleración al reducir la resistencia. Los torpedos de supercavitación agregan un giro interesante a eso: también puede reducir la desaceleración agregando algo de aceleración, es decir, un cohete propulsor. Aunque el momento de la misma es probablemente técnicamente inviable.

1) ¿Qué armas hay en la armadura y qué tan fuerte es? ¿Puede usar granadas de conmoción cerebral disparadas sucesivamente en su camino de caída para disminuir su descenso y luego romper la tensión superficial sin sufrir daños excesivos?

2) ¿Qué tipo de fauna hay en el planeta? ¿Podría haber un Sea-Forest con follaje sobre el agua y pequeñas ramas para amortiguar su caída?

3) ¿Es el personaje más robusto o más denso en masa (de un mundo de gravedad pesada)? La gravedad del planeta sería menos efectiva sobre su masa y el impacto podría mitigarse parcialmente.

4) ¿El personaje tiene huesos huecos o similar, como un pájaro (de un mundo de gravedad ligera) de modo que su velocidad de caída se reduzca debido a su menor masa?

5) ¿Tiene el personaje alguna habilidad psiónica para controlar el aire o el agua a través de la telequinesis?

6) ¿Hay alguien/cosa mirándolo caer? ¿Un aliado que podría ralentizar su descenso con algún tipo de tecnología? ¿Un jetpack, un proyector de campo de fuerza o un skynet para atrapar la carga caída?

7) Una criatura del cielo que trata de arrebatar este refrigerio brillante del cielo comiéndolo o rompiendo su caída... O una criatura marina que salta fuera del agua para agarrar y comer el bocado que cae o dispararle con baba o agua que se rompe. su caída... O una criatura marina que se come al cielo criatura que se comió al personaje que caía... ala de la sartén....

Tal vez, si tu traje está basado en tecnología OVNI.

Recientemente, el gobierno de los EE. UU. ha anunciado públicamente que los ovnis (ahora oficialmente llamados UAP, por "fenómenos aéreos desconocidos") son reales y que tienen una serie de propiedades exóticas más allá de nuestra comprensión actual de la física; El exjefe del anterior grupo de investigación de ovnis, Luis Elizondo, ha etiquetado varias habilidades que poseen constantemente como los " cinco observables ". Una de esas habilidades que han demostrado es lo que el gobierno de los EE. UU. llama "Capacidades transmedianas", lo que significa que son capaces de volar libremente entre el aire y el agua sin ningún daño o pérdida de maniobrabilidad o velocidad.

Si su hipotético traje de servoarmadura se basa en estas tecnologías, presumiblemente también tendría capacidades transmedianas que le permitirían moverse libremente a través del agua.

Por supuesto, los UAP y los ovnis son reales. Las personas reportan cosas que no pueden identificar en el aire todo el tiempo. Eso no significa que haya vida inteligente extraterrestre involucrada. Sabemos de objetos voladores terrestres identificables que pueden volar al agua y retroceder sin pérdida de capacidad. Los llamamos "pájaros". Podemos construir misiles que vuelen del agua al aire, o del aire al agua, y seguir funcionando. Tal vez no uno haciendo ambas cosas. No se requiere nada trans-medio para que los humanos sobrevivan si las fuerzas g se mantienen por debajo de 10 g. Tal vez un poco más con entrenamiento, arnés de primer nivel y no hacerlo con demasiada frecuencia.
@MacGuffin Birds no se vuelven hipersónicos y realizan maniobras de 6000 g, que también son cosas que el gobierno de los EE. UU. Aparentemente tiene evidencia de la realización de UAP. Su origen puede o no ser extraterrestre (es posible que sean extradimensionales, de una civilización acuática desconocida y/o viajeros del tiempo), pero definitivamente son reales, no errores, y no producidos por civilizaciones humanas (conocidas).
@ nick012000 Fuente requerida para el anuncio del gobierno de EE. UU. de que existen objetos voladores de origen desconocido con propiedades exóticas más allá de la física actual.
@Graham Aquí hay un artículo del New York Times sobre el próximo informe: nytimes.com/2021/06/03/us/politics/… Aquí hay un artículo sobre los comentarios que hizo el Comité de Inteligencia de la Cámara después de una sesión informativa clasificada sobre el tema: nypost.com/ 2021/06/16/…
Las aves pueden hacer muchas cosas asombrosas. Durante el desarrollo de un tren de alta velocidad, también querían probar qué tan bien funciona contra el impacto de las aves, por lo que le preguntaron a alguien de la industria aeronáutica cómo hacerlo. Resulta que la industria aeronáutica utiliza una especie de arma para impulsar el pollo en el avión (el pollo proviene del departamento de alimentos congelados del supermercado local). Los constructores del tren se sorprendieron de que el pollo no solo atravesó el parabrisas sino que también destrozó la pared detrás de él. Resultó que debe dejar que el pollo congelado se descongele antes de usarlo.
@nick012000 Uno de esos casos fue una proyección láser en una capa de nubes, como parte de un evento promocional, planeado y ejecutado por humanos terrestres intradimensionales, no acuáticos. Un testigo (¡un policía, en realidad, que ha sido entrenado para ser un testigo confiable!) incluso afirmó haber visto "extraterrestres" saludándolo. La percepción humana es imperfecta. -- Y, por supuesto, el gobierno tiene registrada la declaración del policía. Si esta declaración realmente prueba algo, queda abierto para el debate.
@Klaws Un láser proyectado en una nube no será detectado por el radar de un portaaviones o los modos infrarrojos de las cámaras FLIR de un avión de combate. Como el 90-95% de estos avistamientos pueden identificarse, pero una parte sustancial no puede serlo, y el gobierno de los EE. UU. lo reconoce oficialmente en un intento de desestigmatizar la denuncia, por razones de seguridad nacional. Cualquier explicación prosaica o mundana que se te ocurra, ya la han descartado.
@ nick012000 El RADAR tampoco detecta naves extraterrestres. Los primeros aviones furtivos se desarrollaron en la Segunda Guerra Mundial. ¡Creo que los extraterrestres pueden hacerlo mejor que esto! -- La proyección láser fue solo un ejemplo de un incidente "probado por el gobierno". Sí, "Cualquier explicación prosaica o mundana que se te ocurra, ya la descartaron", pero fue reportado como un "incidente OVNI" en los medios. -- De hecho, estamos teniendo muchos avistamientos de ovnis aquí. Un testigo que conocí dijo que el gobierno está probando vehículos aéreos no tripulados en las instalaciones gubernamentales cercanas. El gobierno lo niega y llama a estas cosas "OVNIs de origen desconocido"
@Klaws "El RADAR tampoco detecta naves extraterrestres". Lo son, en realidad. Las cuentas de la Marina de los EE. UU. Describen claramente el uso del radar para detectar y rastrear UAP, y hay al menos un video de ellos haciéndolo que se filtró al público. "El primer avión furtivo se desarrolló en la Segunda Guerra Mundial. ¡Creo que los extraterrestres pueden hacerlo mejor que esto!" se encoge de hombros ¿Tal vez interferiría con los sistemas que usan para volar? Las descripciones de ellos tienden a involucrar pieles de metal plateado en lugar del negro mate utilizado por los aviones furtivos modernos. Alternativamente, su tecnología de sigilo activo podría ser mejor cuando se enciende.

Depende de muchos factores; ¿Cómo saltaría la persona al agua, con los pies primero o tal vez con el estómago?

Un amigo mío saltó 35m; Como no saltador de acantilados, solo saltó una vez desde la torre de 10 metros.

Sobreviví a ese estúpido experimento... hablamos con la gente que también estuvo allí y vive allí. Nos dijeron que 3-4 veces por semana tiene que venir un helicóptero porque la mayoría de las lesiones son esguinces de pelvis.

Creo que esta respuesta se beneficiaría de una revisión ortográfica y gramatical rápida, así como de evidencia empírica más relevante, porque el ejemplo que mencionó no parece tan relevante.
sry mi ingles es muy malo