Si la caja negra del MH370 se hundiera a 15000 pies, ¿cuánto tiempo habría tomado?

He estado siguiendo el MH370 en las noticias justo cuando todo el mundo y los últimos informes parecen indicar que se podría encontrar la caja negra. Un gráfico de información reciente http://t.co/lyBBE9C2hF muestra la profundidad insuperable de los océanos y cómo la caja negra podría haberse hundido 15,000 pies. Me pregunto cuánto tiempo habría tardado en hundirse hasta el fondo del lecho marino. ¿Cuál es la ecuación de movimiento de un objeto que se hunde en el mar, ignorando las corrientes submarinas?

El diagrama del cuerpo de fuerza va a incluir la fuerza gravitacional que actúa hacia abajo, por supuesto, y la fuerza de flotación que actúa hacia arriba. Solo necesita la última fuerza en términos de lo que tiene.

Respuestas (2)

La ecuación relevante es la cinemática con arrastre lineal . En este caso, hay una fuerza resistente que actúa en sentido opuesto a la gravedad (es decir, hacia arriba) y es lineal a la velocidad a la que viaja:

F D = b v
dónde b es una constante dependiente del fluido y del objeto.

Usando la segunda ley de Newton,

metro X ¨ = metro gramo b X ˙
Si asumimos un caso unidimensional,
X ( t ) = C 1 metro mi b t / metro b + gramo metro t b + C 2

Si sabe cuáles son las constantes (depende de las suposiciones en los límites, por ejemplo, si estaba estacionario o en movimiento), entonces puede calcular el tiempo que tomó.

¿Es posible estimar las constantes?
Sí, buena respuesta, pero ¿cuáles podrían ser los límites de su solución dado que la pieza que contiene la caja es más pequeña que el 777 y no más grande que la caja misma? ¿Y qué tan profundo es el Océano Índico?
Suponga que la profundidad es de 15000 pies según el enlace infográfico en la pregunta original. También suponga por el momento que la caja negra estaba estacionaria antes de hundirse. ¿Es ahora posible encontrar las constantes?
Bien C 2 podría ser 15,000 pies o 0 pies dependiendo de su punto de referencia. Voy a pensar un poco más en lo que C 1 debiera ser.

Usted dice, ignore las corrientes y asumo, otros factores extraños.

Si ese es el caso, entonces, considerando un balance hidrostático en la columna de agua donde z es la coordenada vertical. Entonces, el movimiento de una parcela de agua con densidad, ρ , desplazado hacia arriba una distancia, Δ z , en un fluido con una densidad de referencia, ρ 0 , se rige por

ρ 0 d 2 Δ z d t 2 = gramo d ρ ¯ d t 2 Δ z

Confío en que podrá deducir el resto.