Qué sucede si no hay Air Friction [cerrado]

En mi mundo todo está formado por los siguientes elementos fundamentales. Aire, Agua, Fuego, Tierra, Naturaleza y Maná. Quería que mis creaciones pudieran viajar más rápido que la velocidad del sonido sin estampido sónico, así que decidí que se generaría aire en lugar de solo estar presente en el espacio vacío.

Entonces, cuando hablas, generas aire con tus cuerdas vocales. Cuando hay brisa, es una combinación de miles de plantas moviéndose al unísono para crear la brisa. Y cuando tempestad es una mezcla de fuego del sol, agua y su evaporación y plantas que se mueven al ser golpeadas por el agua que crean grandes ráfagas de viento.

De todos modos, el resultado final es que Air Friction realmente no existe. Si alguien viaja a más de 300 m/s, no hay un estampido sónico a menos que haya creado una enorme columna de aire detrás de él para impulsarlo a esa velocidad en primer lugar, o se haya topado con aire que haya sido generado por otra persona.

Así que me preguntaba si habría cambios significativos en la sociedad moderna si Air Friction no existiera. (Todo lo que puedo pensar es que los vehículos terrestres podrían ser más eficientes y los aviones tendrían que operar con un principio diferente).

Editar: algunas aclaraciones sobre mi mundo

  • Es un mundo con magia. Esto no significa que pueda agitar todo a mano porque quiero. Hay reglas y consecuencias de tales reglas. A los efectos de esta pregunta, el aire en mi mundo se genera mediante movimiento o magia y luego se disipa. Esto para mí significa que hay una falta de resistencia del aire (puede haber más consecuencias)

  • Dioses. La vida no evolucionó. Fue creado. Los dioses también acaban de aparecer. Puedes pensar en algunas mitologías antiguas, donde los seres simplemente existían en el vacío.

  • El concepto de espacio no existe exactamente. Hay meteoros, pero son el resultado de islas flotantes del tamaño de un continente que chocan entre sí y explotan. La gravedad también se localiza alrededor del elemento tierra y es uniforme, extendiéndose desde el continente en todas direcciones. No he calculado la distancia, pero una vez que estás fuera de alcance, básicamente estás flotando en el espacio sin vuelta atrás a menos que uses magia.

Interesante pregunta. Sin embargo, tengo curiosidad sobre lo que sucede con el aire 'generado'. ¿Eventualmente se disipa en nada otra vez? Uno supondría que sin dicho mecanismo, el aire eventualmente se acumularía y causaría la fricción que está evitando. Además, ¿estás describiendo una ausencia de fricción de aire o una ausencia real de aire? Partes de su pregunta parecen implicar lo último, lo que daría como resultado una respuesta muy diferente.
@TimBII Se disipa con el tiempo según la cantidad de maná que se inyectó y la velocidad y el volumen del aire. Básicamente, en lugar de aire, todo vive y respira a través del maná, que a su vez es básicamente éter. Pero al menos en mi mente, tiene más sentido preguntar sobre la falta de fricción de aire en lugar de que no haya aire.
Eh, interesante. ¿Casi como si los objetos que se mueven por el aire destruyeran simultáneamente el aire por el que se mueven y crearan aire para llenar el espacio detrás de ellos?
¿De dónde sacaste la idea de que el estampido sónico se genera por fricción?
@ L.Dutch Bueno, pensé que era como, tú te mueves. Desplazas el aire. Cuando te mueves lo suficientemente rápido, el aire forma una onda y una vez que te mueves más rápido de lo que el aire es capaz de crear, creas el estampido sónico. La fricción sería de usted empujando a través del aire y frotándose contra usted como fricción/arrastre y frotándose contra sí mismo formando una ola.
definitivamente evita las lluvias a toda costa y olvídate del paraguas
Cuando hay brisa, es una combinación de miles de plantas moviéndose al unísono para crear la brisa. Las plantas no se moverán de esa manera. Las plantas se mueven en respuesta a las corrientes de aire, no al revés. Para hacer esto, sus plantas necesitarían algo parecido a los músculos y una razón para moverse. También significaría que la brisa osciló porque las plantas primero se moverían en un sentido y luego tendrían que moverse en el otro para volver al punto de partida. Y tendrían que estar sincronizados para generar una brisa, de lo contrario, los movimientos aleatorios se cancelarían entre sí.
@stepheng Mi mundo es un poco diferente de nuestro mundo real. Todas las plantas son parte del dios de la naturaleza y se moverán, crecerán y se esparcirán de acuerdo a su voluntad. Entonces, hacer que cada brizna de hierba caiga en la misma dirección y al mismo tiempo es posible en el mundo. También significa que puedo hacer que toda la hierba crezca para tener exactamente la misma altura y color. Y que no necesita agua ni nutrientes ya que es un elemento fundamental formado a partir del maná.
Incluso si las plantas hicieran este movimiento sincronizado (¿en serio?), obtienen un movimiento y tienen que retroceder sin perturbar el aire. También tenga en cuenta que una brisa que se mueve sobre un campo mueve la hierba pero la brisa no se reduce significativamente, lo que demuestra que el movimiento de las plantas no generará suficiente energía para crear la brisa. La mejor manera de manejar las brisas es ignorarlas para los propósitos de la historia. No se atasque en detalles que su público no necesita para la historia. Primero la historia y los personajes, a grandes rasgos todo lo demás. Como todos los programas de ciencia ficción de la historia.
@stephenG si bien agradezco el consejo de poner mi historia en primer lugar, no crea que no he creado historias ni personajes. Mi mundo no es el mundo real. Mientras trato de crear una forma de representar el mundo real en mi mundo, algunas cosas serán diferentes. La falta de aire que llena mi mundo es un ejemplo y me gustaría saber las consecuencias de no tener aire y la fricción asociada y las fuerzas relacionadas con ello.
¡Como alternativa, podrían usar Magia para generar un Biplano de Busemann para eliminar el Sonic Boom con el poder de la CIENCIA!
@Chronocidal Posiblemente valga la pena consultar Aviation SE si alguien tiene conocimiento de un prototipo de avión que funcione usando esa configuración (fuera de mi área de especialización de todos modos). ¡vaya ciencia! :-)
@StephenG Un biplano de Busemann no genera sustentación, por lo que no se puede usar de esa manera: las alas son puramente para eliminar la onda de choque alrededor de un objeto. Sin embargo, se ha demostrado que funciona en un túnel de viento y (supuestamente) para municiones supersónicas. Hay al menos una historia de ciencia ficción que propone su uso para un zepelín ("El zepelín supersónico", la respuesta a esta pregunta ). En teoría, probablemente también podrías aplicar el mismo principio a un cohete.
@Chronocidal, ¿es así como te vas de vacaciones como busman?
La premisa aquí no tiene mucho sentido. La única razón por la que la velocidad del sonido es significativa es que es la velocidad del sonido en el aire . Si tienes un avión moviéndose a gran velocidad, no sucede nada especial a 300 m/s, a menos que esa sea la velocidad del sonido en el medio por el que viaja. Si no hay aire, entonces un avión puede viajar tan rápido como quiera sin ningún tipo de explosión sónica (excepto que los aviones dependen del aire para generar sustentación y proporcionar oxígeno para quemar combustible).
Por lo tanto, es complejo lo que "sin fricción de aire podría significar". Mucha gente parece pensar que esto significa un vacío, lo cual no creo que pretenda el OP. Si el OP estaría feliz de conformarse con un arrastre casi nulo para los objetos que se mueven a velocidad constante a través del aire, en lugar de un arrastre cero en todas las condiciones, podríamos decir que el aire tiene una viscosidad casi nula y trabajar a partir de ahí.

Respuestas (6)

Sin fricción de aire significa que cualquier cosa que haga una entrada atmosférica golpeará el suelo con toda su fuerza.

Según un profesor de la Universidad de Cornell:

Las estimaciones de la masa de material que cae sobre la Tierra cada año oscilan entre 37.000 y 78.000 toneladas . La mayor parte de esta masa provendría de partículas del tamaño de polvo.

Un estudio realizado en 1996 (que analizó la cantidad de meteoritos encontrados en los desiertos a lo largo del tiempo) calculó que para objetos en el rango de tamaño de 10 gramos a 1 kilogramo, 2900-7300 kilogramos por año golpean la Tierra. Sin embargo, a diferencia del número anterior, esto no incluye las pequeñas partículas de polvo. También estiman que entre 36 y 166 meteoritos de más de 10 gramos caen a la Tierra por millón de kilómetros cuadrados por año. En toda el área de la superficie de la Tierra, eso se traduce en 18 000 a 84 000 meteoritos de más de 10 gramos por año. Pero la mayoría de los meteoritos son demasiado pequeños para caer hasta la superficie. (Este estudio fue dirigido por PA Bland y fue publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).

Si esa masa de meteoritos no se quemara en la alta atmósfera, estaríamos en problemas.

Para que lo sepas, la más lenta de esas partículas que se destruyen por la fricción del aire golpea la Tierra a velocidades del orden de los once kilómetros por segundo . La mayoría son mucho más rápidos que eso.

No solo llovería constantemente polvo espacial sobre nuestras cabezas, sino que llovería a velocidades hipersónicas. Cualquier vida solo se formaría bajo tierra.

Lo que lleva a otro problema: la fricción del aire consume mucha energía del sonido. Sin él, cualquier sonido duraría mucho más. Con el espacio cerrado del subsuelo actuando como un conjunto increíblemente grande de cámaras de resonancia, cualquier sonido sería ensordecedor, y la acumulación de energía allí haría que las cuevas subterráneas se sacudieran y colapsaran.

Veo que después de mi respuesta, editaste tu pregunta para incluir esto:

El concepto de espacio no existe exactamente. Hay meteoros, pero son el resultado de islas flotantes del tamaño de un continente que chocan entre sí y explotan.

No me divierten las ediciones que invalidan la respuesta, pero en este caso seguiré jugando. Chicxulub era mucho más pequeño que un continente. Lo que a sus islas les falta en velocidad, lo compensan con creces en masa. La primera colisión del tipo que usted describe destruirá el planeta, incluso a bajas velocidades: nuestras propias placas tectónicas se mueven unos pocos metros por año y tenemos terremotos de proporciones bíblicas aquí y allá. En tu caso, será como dejar caer un par de placas tectónicas desde lo alto.

Puedes repensar eso y alejarlo con más magia . Pero eso solo se convierte en una bola de nieve creciente de manos mágicas, y terminarás ignorando todas las respuestas porque la magia lo resuelve todo.

Por cierto, la guinda del pastel viene de este comentario:

definitivamente evita las lluvias a toda costa y olvídate del paraguas – user6760

Sin velocidad terminal (que depende de la fricción), cada gota de agua de una lluvia te golpeará como una bala.

No más estrellas fugaces, solo muerte silenciosa. Aunque: ¿un fluido sin fricción aún estaría sujeto a calentamiento por compresión?
@JoeBloggs: Creo que sí, pero solo si el objeto que lo comprime no es aerodinámico.
en realidad, los objetos que se queman al entrar en la atmósfera se deben principalmente al calentamiento por compresión y no a la fricción. Muchas personas atribuyen erróneamente este fenómeno a la fricción, pero en realidad eso no es correcto. consulte también quora.com/Why-does-a-spacecraft-heat-up-durante-reentry
La respuesta es, curiosamente, no. Como el gas sin fricción puede 'quitarse del camino' de manera estúpidamente eficiente, cualquier energía transferida del objeto al gas se destina a mover el gas, no a comprimirlo. El calentamiento por compresión solo entrará en juego justo antes de que lo que sea toque el suelo...
No creo que la parte del sonido sea del todo correcta. Si el aire se crea al hablar, sería un volumen ridículamente pequeño. Al expandirse por el espacio vacío, la densidad del mismo se reduciría proporcionalmente a un factor de 3 de la distancia recorrida. Eso significaría que a 1 metro, el sonido se escucharía fácilmente, ya que la densidad sería el estándar en la tierra. Pero a 10 metros sería 1000 veces más pequeño. Eso significa que casi no hay propagación del sonido, ya que el volumen depende de la densidad.
Creo que, de todos modos... una ecuación de flujo de fluido al dorso del sobre me dio al menos un resultado sin sentido... Odio los superfluidos.
Para mayor claridad, volumen como en decibelios, no como volumen espacial.
@Joe Bloggs tu comentario me hizo pensar, si la única compresión de sir ocurre en los momentos previos al impacto en el suelo, y si el deuterio y el tritio están presentes, significaría que la fusión atómica es plausible cuando caen meteoritos.
@Renan No tenía la intención de invalidar las respuestas. Solo trato de aclarar la premisa de mi pregunta, por lo tanto, la edición se tituló "Algunas aclaraciones sobre mi mundo".

respuesta sencilla

Para 'sin fricción de aire', léase 'en el vacío'.

Cualquier física que se relacione con el movimiento en el vacío se aplicará al considerar el aire sin fricción.

Por el lado positivo, toda la física de los libros de texto finalmente se aplicaría en la vida real.
@Renan Y el lado positivo también tendría un significado diferente sin la atmósfera para refractar la luz
La refracción de @Anketam no tiene nada que ver con la fricción.
@Renan Me refería al vacío en la respuesta, en el vacío no hay cielo.

Dudo que la vida compleja se hubiera formado en un mundo así. Si el aire no ejerce fuerza cuando fluye sobre los objetos, no movería la superficie de los cuerpos de agua, no creando olas.

Esto limitaría severamente el intercambio de gases con la atmósfera, lo que resultaría en menos gases disponibles para las formas de vida acuáticas.

Además, no habría nutrientes transportados por el viento al soplar el polvo de la tierra sobre mares y lagos, y sin nutrientes como el fósforo, las plantas marinas no prosperarían. Menos o ninguna planta significa nuevamente menos o ningún oxígeno para los organismos acuáticos aeróbicos.

En consecuencia, no hay criaturas terrestres.

OTOH, tal vez las plantas generen el aire para esparcir su polen. Ver: la pregunta y el viento.

tu mundo da miedo

Hay algunos problemas iniciales con su mundo.

  1. Evaporación. Algo muy malo sucede cuando colocas un líquido en un espacio vacío. Si no hay nada para crear presión contra un líquido, hierve muy rápidamente. Tanto que si sangras, tu sangre comenzará a hervir y a salir de tu cuerpo, lo que, como recuerdo de la biología de la escuela secundaria, te matará. Además, los mares, océanos y ríos se evaporarán, creando inmensas nieblas o nubes. Por supuesto, siempre puedes decir que se aplica presión mágica, pero eso es un poco conveniente.
  2. Todo lo que produce aire creará ondas de choque. Las ondas de choque supersónicas se producen cuando los flujos supersónicos y subsónicos hacen contacto. Al hablar, estás enviando un flujo de aire al espacio vacío, lo que acelera mucho el fluido y crea lo que se llama expansiones de Prandt-Meyer (un tipo de onda de choque).
  3. Sin sonido. Sería un mundo tranquilo, con algunos estallidos espontáneos debido a las ondas de choque. El sonido se transmite a través del aire. Si se produce aire en la boca, solo puede ser en cantidades limitadas. Como la densidad es inversamente proporcional a la distancia^3, la cantidad de aire que transporta la información (sonidos) es insignificante a 10 metros de distancia. Si lo haces cerca del oído de alguien, podrías dañar los órganos internos. Además, las ondas de choque destrozan un poco el sonido, por lo que sería difícil articularlo y entenderlo. Tal vez usar el código Morse como idiomas o lenguajes de señas funcionaría.

Otro gran problema se describe en la respuesta de @Renan. Recomiendo echarle un vistazo.

Una solución a algunos de estos problemas sería que las personas tuvieran una "burbuja" de magia a su alrededor, que se exuda naturalmente y crea aire continuamente. Eso facilitaría la comunicación y eliminaría algunos de los problemas de hervir líquidos.

Ser capaz de hablar significa que el aire parece generarse de una manera que produce una onda de presión de algún tipo, es decir, que no carece de masa. Esta es una forma muy exótica de física, en la medida en que implicaría una forma muy exótica de dinámica de fluidos.

Lo primero que se me ocurre es que los pájaros no existirían en su mundo, ciertamente no los pájaros que simplemente baten sus alas. Las aves baten sus alas debido a la presión del aire y la fricción, una de las cuales ya no tienen. Pueden 'silbar' o expulsar aire de la parte delantera de sus alas de una manera que genera una forma de propulsión a chorro, pero habría muy poco beneficio en aletear en su física.

Los paracaídas también serían mucho menos eficientes porque carecen de la capacidad de contener suficiente aire para crear un diferencial de presión que genere la resistencia que necesita para reducir la velocidad.

Los motores a reacción serían motores de cohetes con otro nombre, ya que no habría aire para aspirar y expulsar la parte trasera del motor muy rápidamente. Por el contrario, las hélices e incluso los helicópteros simplemente no funcionarían, no en sus encarnaciones de ingeniería actuales.

Los globos aerostáticos tampoco funcionarán. A medida que el aire se disipa, en muchos sentidos estás operando en el vacío, lo que significa que cualquier aire que tengas en el globo es más pesado que la "atmósfera" que te rodea. Eso sí, en un área 'ventosa', con muchos árboles que producen brisa, pueden funcionar, pero serán menos eficientes.

El verdadero ganador aquí son los cohetes; Así como los meteoritos y similares no se ralentizarán en su camino hacia la Tierra, los cohetes no tienen que lidiar con la fricción en el aire a medida que ascienden. Dicho esto, el reingreso sería complicado y dependería de tener tanto combustible para el viaje de regreso como el que tuvo que usar para llegar allí en primer lugar (y eso suponiendo que no tenga que llevar el combustible de regreso con usted) porque no puede confiar en la fricción del aire para reducir la velocidad.

El otro ganador serían los jugadores de béisbol. Suponiendo que la turbulencia creada por la pelota (una esfera) se reduce en gran medida por la falta de fricción, los lanzamientos serían más rápidos y volarían por más tiempo, y sería mucho más fácil sacar la pelota fuera del parque. Probablemente tendrías que tener un campo de béisbol que convierta un jonrón en una mini maratón.

Las armas serían (casi) asesinos silenciosos, así que asegúrate de tener estrictos controles de armas en este mundo. Hablar sería más difícil ya que necesita generar el aire, por lo que susurrar en conversaciones tranquilas sería más fácil. Las armas silenciosas y las conversaciones privadas pueden, de hecho, conducir a un mundo donde la inteligencia y el espionaje son una forma establecida de guerra, en lugar de ejércitos masivos que se enfrentan entre sí.

Este sería un mundo interesante por muchas razones diferentes, pero lo único que podría extrañar es la música, o al menos la capacidad de reproducirla a través de altavoces convencionales. Sospecho que incluso reproducir música grabada implicaría una versión extraña de la tecnología de propulsión de cohetes.

El béisbol se llamaría bola rápida. No hay tiros con "truco" que se basen en una bola giratoria. Qué aburrido. El fútbol sería igual de aburrido. Cualquier pelota volaría solo en una curva recta. De nuevo, abucheos.

Suponiendo que "sin fricción de aire" significa "sin viscosidad" en terminología científica:

Ignorando las consideraciones mágicas, si no hay viscosidad del aire, no hay fuerzas aerodinámicas resultantes en ningún objeto sólido.

En realidad, eso no es del todo cierto, porque puede obtener una fuerza resultante si el aire circula alrededor de un objeto, pero si eso sucede, continuará sucediendo para siempre.

Entonces, su mundo no tiene pájaros, porque las alas no generan sustentación. Del mismo modo, las únicas "máquinas voladoras" serían los cohetes, que no dependen del aire para su propulsión. No tiene clima, porque cualquier movimiento global de la atmósfera en relación con el suelo (también conocido como "viento") continuará sin cambios para siempre. Tus plantas en movimiento no crearán una brisa, solo habrá un movimiento de aire local a medida que el aire frente a la planta se aparta y luego llena el "agujero en el aire" que queda detrás de la planta a medida que se desplaza. se mueve

Todo esto no tiene ningún efecto en la creación de explosiones sónicas, porque la velocidad del sonido en el aire no depende de la viscosidad. Pero si creas un estampido sónico, viajará por el aire para siempre, porque no hay nada que disipe su energía.

No estoy seguro de a dónde iría todo esto en un escenario de construcción mundial. Cualquier cosa que corresponda al comportamiento de la atmósfera en la "vida real" solo funcionaría debido a la magia, pero si todo es mágico y la magia actúa de manera consistente, "magia" parece ser solo un sinónimo de "física".

Qué sucede si no hay Air Friction [cerrado]
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