¿Qué pasa si la gravedad desaparece mientras el hombre está nadando en una piscina a bordo de una nave espacial? [duplicar]

El hombre está a bordo de una nave espacial con gravedad artificial habilitada nadando en una piscina. Debido a un mal funcionamiento, la gravedad se apaga. El líquido de la piscina tiende a formar una esfera con el hombre encerrado dentro.

  • ¿Seguirá siendo posible nadar fuera de la burbuja dada la ingravidez?
  • En cuanto al mecanismo de gravedad artificial, sugeriría dos opciones:
    • Hay algún tipo de campo de gravedad, que podría encenderse y apagarse casi de inmediato.
    • Hay una gravedad giratoria más convencional que el relleno falla sin problemas.

La trama de PS Situation está tomada de una película de ciencia ficción Passengers (2016).

ingrese la descripción de la imagen aquí

Vídeo: https://youtu.be/IOVrvZ3aKt4

PPS Hay una pregunta similar respondida en WB: 0g pool: ¿puedo mantener una gran bola de agua en el espacio?

Todavía me gustaría mantener uno separado, porque se enfoca más en sobrevivir a una falla de gravedad mientras está en una piscina que en la mecánica de una piscina de gravedad cero en sí.

Él va a morir (También posiblemente duplicado)
Detener la "gravedad giratoria" dará efectos radicalmente diferentes a los de simplemente apagar el interruptor. ¿Cuál quieres realmente?
@Mołot La opción inmediata es más interesante ya que el hombre tendrá que operar en condiciones de gravedad cero y no simplemente salir de la piscina mientras todavía hay algo de gravedad.
Debe tener en cuenta que si no tiene una "pinza nasal para nadar", al principio tendrá algo de agua en la nariz. En este punto, o entras en pánico y te subes al agua. O exhale un poco de aire por la nariz y use una mano para cortarlo. Ahora tienes teorías sobre tu supervivencia.
@DragandDrop ¿Eh? Puedo nadar bajo el agua, boca arriba y boca abajo sin que me entre agua por la nariz. O estoy exhalando automáticamente muy lentamente, o el agua no quiere entrar por mi nariz sin importar en qué dirección mire la gravedad; en cualquier caso, ¿por qué la gravedad cero cambiaría esto?
@Yakk, Sí, podemos nadar así. Pero la exhalación estará limitada por la cantidad de aire en el pulmón. El punto es que la gente suele entrar en pánico cuando dibuja. Y entrar en pánico cuando el agua entre en su ruido. He visto personas que no logran llegar a la superficie en aguas de 7 metros de profundidad porque agregan agua en su máscara. Puedes intentarlo, pero si tuviste que permanecer mucho tiempo boca abajo en el agua, querrás recortar el ruido para guardarlo en el aire. Ahora te quedan 2 piernas y un brazo para salir.

Respuestas (5)

La tensión superficial intentará mantener el agua unida, pero retendrá (¡por supuesto!) toda su inercia, por lo que sucederán varias cosas:

  • La gran masa de agua (como la de una piscina se romperá debido a la inercia localmente (piense: "ondulaciones") superando la fuerza debida a la tensión superficial.
  • Cada masa se adherirá a cualquier superficie "mojable" que encuentre.
  • El nadador puede dar una brazada fuerte para deshacerse de la gran masa de agua en la que está nadando y navegar directamente hacia el techo.
  • Su acción producirá grandes ondas en la piscina y una gran cantidad de masas más pequeñas se desprenderán y comenzarán a flotar.
  • Las masas que se tocan intentarán fusionarse, pero esto producirá ondas en la superficie y es posible que se expulsen masas más pequeñas.
  • El nadador tiene la oportunidad de utilizar el entorno estratégicamente para impulsarse a sí mismo a través de la puerta antes de que la piscina se llene de tantas "burbujas de agua" que le resulte difícil respirar.
  • En el equilibrio (después de que toda la energía cinética se "consume" por la fricción), el agua cubrirá cualquier cuerpo humectable (incluido el nadador) que pueda alcanzar y se adherirá a él.
Lo importante a reconocer (que lo hace esta respuesta) es que la tensión superficial es muy pequeña en comparación con la inercia. Si calcula la diferencia de presión entre el interior y el exterior de una gran gota de agua (por ejemplo, la de la pregunta vinculada), es básicamente insignificante. Además, tenga en cuenta que si bien es más conveniente sacudirse el agua de las manos en la tierra sacudiéndolas en la dirección de la gravedad, también es muy sencillo sacudir las gotas en cualquier otra dirección (¿alguna vez le arrojó agua a alguien?), y esto mismo movimiento limpiará el agua en un entorno de caída libre.

Eliminar la gravedad eliminará la flotabilidad del pobre nadador. La tensión superficial del agua hará que fluya a su alrededor y también dentro de su nariz y pulmones.

Básicamente, el nadador será absorbido por la masa de agua por la tensión superficial y, de acuerdo con sus habilidades de apnea, puede sobrevivir hasta unos minutos antes de ahogarse si no logra agarrarse bien y salir. la burbuja.

Moverse dentro de una burbuja es factible (básicamente es simplemente nadar bajo el agua), el problema es romper la película de agua para salir de ella, ya que no habrá gravedad que ayude en el esfuerzo (los insectos que beben de las gotas de agua tienen que sujetarse firmemente a una superficie para no ser succionado por la gota, lo mismo se aplicaría aquí). En la escena que vinculas, la nadadora no podría sacar la cabeza de la burbuja y respirar como lo hace allí.

Vea este video como referencia de lo que sucede cuando aprieta un paño húmedo en la ISS.

Después de los primeros momentos, el agua comenzará a expandirse humedeciendo todas las superficies humectables. Si el nadador ha logrado salir de la burbuja, es mejor que corra hacia la salida y la selle. De lo contrario, una fina película de agua cubrirá todo el interior del barco, con consecuencias fácilmente imaginables en los dispositivos electrónicos y mecánicos.

¿Podría explicar por qué no puede moverse dentro de una burbuja de agua en gravedad cero, por favor?
@DenisKulagin, amplié mi explicación
¿Tiene una fuente para que la tensión superficial sea demasiado alta para romperse? Los humanos tienen mucha más inercia que los insectos, por lo que espero que al menos sea posible atravesar con la cabeza, si no con todo el cuerpo. -- Varias respuestas a esta pregunta parecen indicar que la tensión superficial sería muy débil.
@DennisJaheruddin, si bien puede ser fácil sacar la cabeza de la burbuja, no será fácil quitar la película de agua de la piel. me refiero a eso
@ L.Dutch ¿Ni siquiera exhalando? ¿O toser? Por supuesto, puede ser difícil eliminar toda el agua de su cuerpo, pero mientras pueda respirar, tiene la oportunidad de lidiar con eso en (relativamente) paz.
@DennisJaheruddin, si tose, se quita un pequeño volumen alrededor de la boca... pero el resto de la película permanecerá allí y llenará el espacio con entusiasmo muy rápido, hasta que se quite un volumen suficiente de agua. No digo que sea imposible, pero realmente exigente en el mejor de los casos.
@ L.Dutch: la inercia está ahí. si sacude violentamente la cabeza (o las manos), el agua fluirá. en el (¡muy lindo!) video que vinculaste, el astronauta tuvo mucho cuidado de moverse lentamente y sin sacudidas exactamente por esta razón, de lo contrario, el agua habría comenzado a flotar en burbujas esféricas (algunas de ellas se produjeron y él fue bastante rápido para atraparlas ) otra vez); después de todo, las fuerzas de tensión superficial no son tan fuertes.
@ L.Dutch, supongo que todos podemos especular aquí, pero supongo que sacudir vigorosamente la cabeza y pasar repetidamente las manos por la cara (que antes se quitó el agua agitándolas tan rápido como puedas) debe ser lo suficientemente bonito (compárese con los perros que se sacuden después de un baño). Si hay hechos experimentales reales que rodean todo esto en alguna parte, sería genial vincularlos. De lo contrario, la mayoría de los comentarios son un poco "hechos pesados" para mi gusto, cuando todos estamos extrapolando lo que creemos saber.
@L.Dutch En referencia al comentario de Ziobyte sobre el video, vea alrededor de las 2:40, donde suelta la tela y una pequeña gota se desprende entre su dedo y la tela. También tenga en cuenta el chapoteo del agua en su mano poco después.
Entonces mi pregunta viene de mi experiencia con piscinas cuando trabajaba como socorrista... este sistema tiene en cuenta que el agua de una piscina tiene un movimiento cinético? Se necesita el agua total para circular a través de las unidades de filtración. Teniendo en cuenta que las entradas en el fondo de la piscina sólo supondrán <20% de la fuerza de succión o menos (evita una fuerza de succión que hará que un niño no pueda liberarse) y el 80% restante repartido entre la filtración superficial respiraderos ¿Podría diseñarse de tal manera que sea factible la evacuación de emergencia del agua?
O más bien, ¿existen sistemas de seguridad que podrían implementarse para garantizar mejor la seguridad en la piscina de su liner de lujo si hay un mal funcionamiento grave? Pregunto solo porque si este es un problema grave como el que describiste, creo que alguna ley de diseño simplemente diría "no hay cuerpos de agua abiertos por encima de un determinado galón".

En teoría, uno debería poder nadar en el agua dentro de un entorno de gravedad cero, ya que los peces involucrados en el estudio de Medaka a bordo de la ISS pudieron nadar sin gravedad. El nadador aún puede empujar el agua para impulsarse en un entorno de gravedad cero, tal como lo haría si estuviera nadando en un entorno con gravedad.

(enlace al video de peces nadando http://iss.jaxa.jp/library/video/medaka_suisoutounyuujinoyousu.html )

Esta no es una respuesta completa, porque no resuelve la pregunta sobre la tensión superficial, pero creo que es una respuesta útil porque brinda evidencia experimental real con respecto a la pregunta sobre la propulsión.

(Claramente, ninguno de ustedes ha aprobado su curso de capacitación en seguridad de la piscina de la flota estelar, por lo que no se les permitirá ingresar a la piscina y, por lo tanto, no morirán). Aunque la muerte y el caos descritos por otros brindan una mejor historia, esto es lo que sucederá.

(La Flota Estelar, por supuesto, tendrá reglas, regulaciones y equipo de seguridad avanzado). (El protocolo exige al menos una redundancia triple (3 niveles) para cada sistema).

Los teletransportes de emergencia se activarán y transportarán a las personas a un lugar seguro.

Si tiene un barco que avanzó, las computadoras de seguridad van a ser heno, vamos a perder gravedad, ¡comience a drenar las piscinas AHORA MISMO! Necesitarán bombas para succionarlo, pero drena todos los lados de la piscina, lo que significa que en cualquier dirección que vaya el agua, esos desagües se abrirán.

Las piscinas tendrán generadores de campo de gravedad independientes para esta misma emergencia. En el mundo de Star Trek, debe recibir capacitación y estaría en su guía de procedimientos de seguridad (manual).

Habrá sensores redundantes en toda la piscina para detectar un aumento masivo de la presión en cualquier lado de la piscina. Una vez detectados, los desagües se abrirán y permitirán evacuar toda el agua. Los desagües, por supuesto, tendrán medidas de seguridad como rejillas, etc. para evitar que las personas sean succionadas.

Al final, un grupo de personas, que antes nadaban, estarán en el fondo o contra un costado de la piscina preguntándose qué pasó. Seguro que los accidentes son posibles, y algunos se lesionarán. De vez en cuando alguien morirá. Lo más probable es que el personal médico pueda evacuar el agua de los pulmones de las personas y hacerles RCP.

Anexo: Probablemente tendremos rebreathers que puedan absorber el oxígeno del agua y/o las personas tendrán que llevar pequeños tanques de oxígeno para proporcionar suficiente aire para sobrevivir a una evacuación completa de agua más un margen de seguridad.

Habrá simulacros de seguridad al igual que tenemos incendios, tornados, etc., que prepararán a las personas para este tipo de cosas. Tendrás que pasar ## (lo que esté aprobado por la regulación del comando de la flota estelar) de simulacros con socorristas entrenados antes de poder entrar solo.

Si apaga un campo de gravedad artificial en una piscina sin cambiar la velocidad o la orientación de la nave, los cambios se acumularán lentamente y podrían dar tiempo para escapar, aunque probablemente no. Lo primero es que el agua succionará al nadador si aún no está bajo el agua, sin gravedad, sin flotabilidad. En segundo lugar, el agua comenzará a fluir por la habitación a través de cualquier superficie con la que entre en contacto. Ambos efectos se deben a la tensión superficial del líquido. Si un nadador puede permanecer consciente mientras el agua fluye para cubrir el interior de la habitación y la habitación tiene suficiente área de superficie, entonces el nadador puede usar una pared para obtener suficiente palanca para escapar de la atracción del agua y afectar un Escapar.

A menos que disminuya la velocidad muy, muy gradualmente, apagando la gravedad de giro en una piscina, el agua se moverá por todas partes mientras mantiene su impulso mientras la nave deja de moverse a su alrededor, cualquiera que quede atrapado en eso probablemente morirá a golpes mucho antes de que se ahogue. . Esta masa de agua agitada va a rociar gotitas en la habitación durante mucho tiempo y seguirá moviéndose hasta que la resistencia del aire y la fricción de la superficie le quiten toda su energía cinética, será como estar en una lavadora con rocío. -enjuagar. Sin embargo, existe una posible ventaja para un nadador afortunado que no muere temprano en el hecho de que el caos mismo del evento significa que es menos probable que se quede atrapado en un volumen significativo de agua; ellos ganarán

Ambos escenarios se complican por el hecho de que el agua no permanecerá toda junta. La situación de gravedad artificial hará que las gotas y las burbujas de agua se separen de la masa principal de líquido y se muevan de forma independiente alrededor de la habitación hasta que se adhieran a algo, a menos que el agua esté perfecta y completamente en reposo cuando la gravedad disminuya, e incluso entonces el nadador liberarse liberará muchas gotas. Es probable que un cierre de gravedad de giro imparta tanta velocidad relativa al agua que se convierta en una espuma caótica de tales burbujas durante un breve intervalo antes de que pierdan el impulso suficiente para comenzar a adherirse en lugar de salpicar cuando golpean.

Una vez que el agua se asiente en las paredes, si aún es razonablemente profunda, la tensión superficial hará que vadear las paredes sea algo comparable a caminar bajo la gravedad en el sentido de que te quedarás pegado a la superficie en lugar de rebotar en la habitación, si Ten cuidado de todos modos. Sin embargo, requerirá una fuerza considerable para abrir cualquier puerta cubierta de agua y un impulso considerable para perforar la cortina de agua que inicialmente cubre la puerta. También querrás cerrar la puerta rápidamente una vez que estés fuera porque el agua querrá extenderse por todas las superficies del barco hasta una profundidad uniforme.

¿No absorbería parte el filtro?
@DCook Posiblemente, pero 1. un filtro está diseñado para hacer circular el agua, por lo que si succiona un poco, también lo volverá a colocar y 2. el agua será tan tenaz para empapar el motor del filtro como todo lo demás que pueda entrar en contacto con lo que no es probable que siga funcionando tanto tiempo a menos que tenga un sello absolutamente perfecto.
Los protocolos de seguridad de la Flota Estelar significan que sensores independientes detectarían esta situación y la bomba desviaría el agua a los tanques.
@cybernard Pensé que esto estaba etiquetado para verificar la realidad, ¿qué está haciendo la palabra Starfleet aquí?
@Ash Cualquier sociedad suficientemente avanzada con naves espaciales tendrá una organización para administrar todos los aspectos. Sobre todo seguridad. Podría haber dicho NASA, pero sería aburrido. Los puse por diversión, y porque <nombre de la organización aquí> escribe demasiado cada vez.