¿Puede un objeto que cae en el vacío generar electricidad por sí mismo?

Cuando un objeto cae por el vacío, la energía potencial gravitacional se convierte en energía cinética. ¿Hay alguna forma de sacar la energía eléctrica de la ecuación por sí misma (es decir, convertir de alguna manera la energía potencial gravitacional en energía eléctrica)? ¿Es esto físicamente posible? Si es así, ¿qué propiedades debe tener este objeto?

Por sí mismo , quiero decir sin usar ningún "objeto de referencia" externo (posiblemente estacionario) (por ejemplo, una bobina estacionaria), por lo que un imán que cae a través de una bobina no cuenta, es decir, la electricidad es generada únicamente por el objeto que está cayendo. Tenga en cuenta que el objeto en sí puede ser arbitrariamente complejo internamente, solo que cualquier mecanismo que tenga dentro también debe caer junto con el objeto.

Solo quiero señalar que es posible que no genere electricidad, pero una partícula cargada en caída libre sobre la tierra sí irradia ondas electromagnéticas, physics.stackexchange.com/questions/13513/…
En general, la respuesta es no (aunque hay posibilidades creativas como se menciona en algunas respuestas), pero la caída de un objeto significa que hay un pozo de gravedad masivo (he estado observando demasiada Expansión) en el que está cayendo. Si se trata de un planeta o una estrella, a menudo hay un campo magnético que rodea el cuerpo. Un cable que se mueve a través de dicho campo generará electricidad. Hemos intentado aprovechar esto varias veces, pero cada vez que lo intentamos, el cable se rompió.
@annav tu comentario me hizo empezar a pensar en una partícula cargada estática y en caída libre en un campo gravitatorio. Investigué más de lo necesario y terminé descubriendo que una partícula cargada no solo NO irradia en caída libre, sino que tampoco irradia en aceleración uniforme. Sabemos que cae a la misma velocidad que una partícula sin carga (lo que significa que todo el potencial gravitatorio se convierte en cinético). Si también irradiara, ¿de dónde vendría esa energía? Feynman demostró que no irradia.
@Jim bueno, Feynman no es el Papa. La energía vendría del campo gravitatorio, similar a la radiación de sincrotrón de un electrón en un campo magnético, pero también vi una serie de preprints con proposiciones similares, y no, en estos preprints la carga no cae igual que el neutro Es un efecto muy débil porque la constante gravitacional es muy muy pequeña.
@annav FEYNMAN NO ES EL PAPA!??? ¡Esto lo cambia todo! Con toda seriedad, no estoy tomando su palabra como ley. El enfoque clásico contradice el bien observado efecto Bremsstrahlung pero la solución de Feynman está de acuerdo con él. Dicho esto, ahora también voy a investigar más específicamente un caso de caída libre porque la mayor parte de lo que leí se centró en el caso de una carga estática en un campo gravitatorio.

Respuestas (3)

Un objeto lo suficientemente grande experimentará gravedad diferencial ("fuerza de marea"); esto podría convertirse en una pequeña cantidad de energía eléctrica al tener dos esferas pesadas separadas por una cuerda larga; a medida que caen, habrá una tensión en la cuerda y podría dejar que esa tensión trabaje en un generador / dinamo ("complejo pero interno al objeto")

El concepto aquí es que una bola más cerca de la tierra experimentará una mayor fuerza y, por lo tanto, caerá un poco más rápido; en el caso extremo de caer en un agujero negro, esto lleva a la "espaguetificación", pero en una escala más normal podría darte una un poco de electricidad. Pero sin un campo eléctrico o magnético externo, no puedo pensar en ninguna forma de convertir la mayor parte de la energía cinética en eléctrica; la capacidad de hacerlo sería un primer paso para un sistema antigravedad. ¡Avísame cuando llegues!

+1 tu publicación me recuerda a un sistema de conexión espacial. en.wikipedia.org/wiki/Space_tether_missions
También podría usar un objeto grande hecho de material piezoeléctrico en lugar del sistema de esferas/cuerda/dínamo.
@Diracology seguro: señalé que se puede extraer una pequeña cantidad de energía del gradiente en el campo gravitatorio. Cualquier número de métodos podría usarse para hacer la conversión de energía mecánica a eléctrica.
Además, para esta excelente respuesta, puede "liberar" la segunda "pieza" de su "dispositivo" poco después de la primera "pieza". Así el primero caerá más rápido que el segundo y tirará de él y no necesitas más una cuerda de muchos kilómetros ni un agujero negro.
@jean idea interesante, pero esto supone que hay una fuerza externa que mantiene su dispositivo en t = 0 cuando se libera la primera masa y creo que va en contra del espíritu de la pregunta...
En realidad, podría combinar esta idea con algo como esto: indiegogo.com/projects/gravitylight-2-made-in-africa# . Acople un contrapeso o un resorte a una correa larga con otro peso más profundo en un pozo de gravedad. El diferencial gravitatorio se convierte en electricidad al liberar la tensión del resorte dentro de la nave. Una vez que la tensión se libera por completo, debe restablecerse y el contrapeso se enrolla, pero en teoría podría funcionar siempre que tenga alguna otra forma de obtener electricidad (solar + condensadores).
Por ejemplo, podría usarse como fuente de energía para una nave en órbita, siempre que pueda restablecer el resorte y enrollar el peso con menos electricidad que la que produjo durante el último ciclo.
@DrunkenCodeMonkey No puede restablecer el resorte y la rueda por menos energía de la que produjo. Imposible. Eso significa que la energía tiene que venir de algún otro lugar. El lugar más probable es la nave espacial (su energía cinética o potencial). Podría usar energía solar, pero ahora eso anula el propósito de tener el sistema. Tomar energía del s/c significa que decaerá su órbita y sería insostenible.

Floris publicó una respuesta que asume que el objeto es lo suficientemente grande como para que diferentes partes experimenten fuerzas gravitatorias notablemente diferentes. Esta es una forma de lograrlo y está bastante bien escrita, por lo que no discutiré más ese caso.

Si requiere que el objeto sea lo suficientemente pequeño como para que todas sus partes tengan aproximadamente el mismo potencial gravitacional que cualquier otra parte en un momento dado, entonces la respuesta es "no". La caída libre es una geodésica, lo que significa que en su marco, los componentes internos no experimentarían ninguna diferencia real con respecto a una situación en la que no cae, por lo que no habría un cambio que le permitiera producir energía por sí mismo.

Mirándolo de una manera ligeramente diferente, convertir la energía potencial gravitacional en energía eléctrica significaría que no todo se convierte en energía cinética, lo que significa que efectivamente estarías desacelerando la caída del objeto en comparación con algo que no produce electricidad. Ya dijiste que no podemos hacer que interactúe con el cuerpo masivo a través de nada más que la gravedad, por lo que no puedes hacer que la caída sea más lenta y, por lo tanto, toda la energía debe transformarse en cinética.

Su último párrafo amplía muy bien mi "primer paso hacia un sistema antigravedad".

Si por 'energía eléctrica' te refieres a 'una corriente eléctrica', entonces no, eso no funcionará. La bobina estacionaria que está excluyendo está ahí para proporcionar el suministro de electrones para que el imán los mueva, sin electrones, sin corriente.

Y no, no se puede generar nada dentro del objeto que cae. La corriente es generada por el movimiento relativo de un imán y una fuente de electrones; un objeto en caída libre nunca está en movimiento relativo a sí mismo .

¿Puede un objeto que cae en el vacío generar electricidad por sí mismo?
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