Cuando estoy flotando en el aire (sin gravedad involucrada), puedo imaginar que cuando sople aire, me moveré en la dirección opuesta al aire que exhalo. Me moveré debido a la presión de aire asimétrica en mi cuerpo.
Pero, ¿qué pasará si aspiro aire? El aire que aspiro me golpeará y me hará retroceder. Al mismo tiempo, se debe conservar el impulso total. Entonces, si aspiro aire, mi cuerpo solo tiene que moverse hacia adelante, para conservar el impulso total. Entonces, ¿cómo la succión de aire produce un impulso hacia adelante? ¿Está involucrada la presión del aire exterior (que no es el caso con el soplado)?
Ahora imagina que mágicamente puedo inhalar aire por un tiempo indefinido. ¿Será este el proceso inverso al de soplado? Claramente no, porque el aire que expulse será gratis, mientras que el aire que succione terminará en mis pulmones. Solo el soplado invertido en el tiempo (que parece inhalar) será el mismo. Le doy una velocidad al aire que aspiro, pero al mismo tiempo (o algo más tarde) se detiene en mis pulmones. Entonces, en total, no le doy impulso al aire. ¿Significa esto que no puedo acelerar? ¿O tal vez solo en el momento en que succiono el aire?
Esto es lo que pienso: en el momento en que empiezo a aspirar, el aire toma impulso y se dirige hacia mí. Como resultado, tengo que tomar impulso en la dirección opuesta. ¿¿Cómo?? No estoy seguro, pero tengo que adquirirlo, de acuerdo con la conservación del impulso total. Entonces, inicialmente obtengo una pequeña velocidad (ignorando la fricción del aire). Si la succión es estacionaria, no hay un aumento neto del impulso del aire, por lo que mantendré mi impulso inicial.
¿Qué pasaría si pudiera aspirar el aire a un ritmo creciente (o, de manera más realista, si dejo de aspirar)? ¿Aceleraré (o tendré velocidad cero después de la succión, para quedar solo con un desplazamiento)?
Sí, mientras el aire que está succionando se mueve (digamos hacia la izquierda) hacia su boca, debido a la conservación del impulso, se moverá lentamente hacia la derecha. La fuerza se debe a la diferencia en la presión del aire delante y detrás de ti.
El problema es que para mantener una fuerza constante hacia la derecha tendrías que mantener la "succión" que no es posible que haga una persona.
Un dispositivo aspirador que propulsara el aire succionado por la parte trasera podría seguir acelerando.
También lo que podría pasar es que la persona rotaría, ya que el aire succionado es de la boca en un extremo del cuerpo.
Interesante pregunta, tal vez lo hayan probado en una nave espacial. Presumiblemente, el efecto es pequeño, pero si una persona aspiró aire, giró la cabeza y lo voló, volvió a aspirar, etc., tal vez se las arregló para moverse.
Después de la pregunta, edite acerca de que la succión es continua. Se ha tomado la libertad de modificar ligeramente la pregunta para que podamos discutir con claridad y evitar problemas de rotación. A continuación se muestra un dispositivo de succión 'robot' con dos 'bocas' en una 'habitación' de una nave espacial de vidrio. La masa del vaso es pequeña en comparación con el robot. El aire de la habitación tiene la misma masa que el robot, tanto - Hay un resultado sorprendente.
Digamos que hay un vacío en el robot y la succión ocurre cuando las puertas corredizas en las bocas se abren repentinamente. El robot puede mantener el gas dentro con bombas, válvulas, etc... y comprimirlo para que se pueda mantener la succión.
En cada diagrama, la parte izquierda es antes de la succión y la parte derecha es después de que se haya capturado todo el aire. Los movimientos discutidos son relativos al observador externo.
En el primer diagrama (azul A), el robot está en el medio. Tan pronto como se abren las puertas, hay una reducción de la fuerza total en el lado derecho del robot, ya que las moléculas en movimiento en ese lado tienen menos área para golpear, por lo que esperaríamos que el robot se moviera hacia la derecha por un corto tiempo.
Sin embargo, cuando las moléculas recorrieran rápidamente la distancia del ancho del robot, ese efecto se detendría, tal vez el impulso ganado significaría que continuó por un corto tiempo hacia la derecha...
Pero el punto principal de los diagramas es considerar el centro de masa del sistema cerrado: esa posición no puede cambiar. Entonces se concluye que cuando se captura todo el aire, el robot (y el gas capturado) vuelven al centro.
Entonces, a menos que haya un error aquí, parece como si hubiera un ligero movimiento del robot hacia la derecha y luego hacia la izquierda, terminando estacionario en el medio.
En el diagrama B, el robot comienza en la A verde y su centro de masa está en A. El centro de masa del aire está en B y el centro de masa combinado está en C. El robot se movería hacia la derecha cuando las puertas abierto, entonces parece (por el razonamiento del centro de masas), debe continuar hacia la derecha pero terminar estacionario en C.
Quizás el resultado sorprendente es el último diagrama, C. Aquí el robot comienza en E y el centro de masa del aire está en D, el centro combinado está en F. Cuando las puertas se abren, aunque las puertas todavía están en el hacia la derecha e incluso si inicialmente se mueve hacia la derecha, por el argumento del centro de masa parece que luego debe moverse hacia la izquierda y terminar estacionario en el punto F.
Para el robot en un "mar" infinito de aire, tal vez a otros les gustaría comentar si el diagrama A representa mejor ese caso o si sería diferente nuevamente.
Un rociador Feynman, también conocido como rociador inverso Feynman o rociador inverso, es un dispositivo similar a un rociador que se sumerge en un tanque y se hace para aspirar el fluido circundante. La cuestión de cómo se convertiría un dispositivo de este tipo fue objeto de un intenso y notablemente prolongado debate.
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El comportamiento del rociador inverso es cualitativamente bastante distinto al del rociador ordinario, y uno no se comporta como el otro "reproducido al revés". La mayoría de los tratamientos teóricos publicados de este problema han concluido que el rociador inverso ideal no experimentará ningún torque en su estado estable. Esto puede entenderse en términos de conservación del momento angular: en su estado estacionario, la cantidad de momento angular transportado por el fluido entrante es constante, lo que implica que no hay torsión en el propio rociador. Hay dos fuerzas de contrapeso: el diferencial de presión que empuja la parte posterior de la boquilla y el agua entrante que impacta en el lado opuesto.[8]
Muchos experimentos, que se remontan a Mach, no encuentran rotación del aspersor inverso. Sin embargo, en configuraciones con una fricción suficientemente baja y una alta tasa de flujo de entrada, se ha visto que el rociador inverso gira débilmente en el sentido opuesto al del rociador convencional, incluso en su estado estable. Tal comportamiento podría explicarse por la difusión del impulso en un flujo no ideal (es decir, viscoso).[9]
Sin embargo, las observaciones cuidadosas del comportamiento real de las configuraciones experimentales muestran que este giro está asociado con la formación de un vórtice dentro del cuerpo del aspersor.[10]
nanohombre
Peter - Reincorporar a Monica