Volar un helicóptero de juguete dentro de un tren acelerando [duplicado]

Guión:

Viajas en un tren, tienes este helicóptero de juguete. El tren aún no está funcionando cuando voló su helicóptero a una altitud constante (digamos 1 metro sobre el piso del tren).

Pregunta: ¿Qué sucederá en el helicóptero volador de juguete cuando el tren acelere?

  1. ¿Se mantendrá en relación contigo y el tren?

  2. ¿Se moverá hacia atrás en relación con usted y el tren y chocará con la parte trasera del tren?

  3. ¿Se moverá hacia atrás en relación con usted y el tren durante unos segundos y luego se quedará?

  4. ¿Algún otro pensamiento?

Video que muestra un pequeño cuadricóptero de juguete volando en la parte trasera de un camión mientras acelera y gira. Volar dentro de un camión en movimiento - Experimento . Parece estar muy afectado por la aceleración de los vehículos. Una diferencia que se me ocurre con un helicóptero es que un cuadricóptero se basa en un circuito de control con un giroscopio y un acelerómetro.

Respuestas (3)

La pregunta que menciona Manishearth ciertamente está estrechamente relacionada.

Si el helicóptero está volando, solo se ve afectado por el aire que lo rodea. La experiencia de viajar en trenes sugiere que cuando el tren arranca, el aire se mueve con el tren, al menos no recuerdo sentir ningún movimiento de aire cuando el tren arranca.

Entonces, la respuesta es 2 o 3, dependiendo de qué tan rápido el helicóptero se vea afectado por el aire que lo rodea. Cuando el tren arranca, el helicóptero inicialmente no se ve afectado, por lo que los pasajeros del tren ven que comienza a moverse hacia la parte trasera del tren. A medida que el tren acelera, el helicóptero sentirá un viento cada vez más fuerte que sopla desde la parte trasera hacia la parte delantera del tren, y este viento comenzará a acelerar el helicóptero hacia la parte delantera del tren. Que el helicóptero acelere lo suficientemente rápido para evitar ser golpeado por la parte trasera del compartimento depende de qué tan rápido lo acelere el viento.

Si el aire en el tren se mueve junto con el tren, entonces el aire se moverá hacia adelante con respecto al helicóptero, ¿verdad? Entonces, ¿empujará el helicóptero hacia adelante también?
Si eso es correcto. Pero el aire no acelerará inmediatamente el helicóptero a la misma velocidad que el tren. La rapidez con la que el helicóptero alcanza al tren depende de lo pesado que sea. Los helicópteros de juguete habituales son muy ligeros y se moverán muy rápidamente a la misma velocidad que el tren. Un helicóptero real que pese varios miles de kg no se aceleraría lo suficientemente rápido para evitar golpear la parte trasera del compartimiento.
¿Qué tal la velocidad del tren, afectará la escena? Quiero decir, ¿qué pasa en el tren bala? ¿Se quedará un helicóptero de juguete muy ligero en su lugar (con respecto a mí) en un tren de alta velocidad? Tenía muchas ganas de probar esto, pero no tenemos la capacidad para hacerlo. Espero que alguien pueda hacerlo (o al menos algún tipo de escenario) y publicarlo en alguna parte. :)
Lo importante es la aceleración del tren más que su velocidad, porque es cuando el tren está acelerando que el helicóptero siente el viento. Una vez que el tren ha alcanzado una velocidad constante, el helicóptero debe establecerse, y no importa qué tan rápida sea esa velocidad. Supongo que la mayoría de los trenes aceleran aproximadamente a la misma velocidad, independientemente de su velocidad máxima, porque una aceleración excesiva correría el riesgo de derramar las bebidas de los pasajeros y/o derribarlos.

En los trenes modernos, con las ventanas y puertas cerradas, entre los vagones, el aire en el vagón se mueve en bloque, como lo haría en un avión, antes o después de la presurización, o en un automóvil, con las ventanas cerradas y sin ventiladores ni rejillas de ventilación. abierto. El aire no se precipita hacia un extremo del carro, dejando un vacío parcial en el otro extremo. Dado que el helicóptero es muy liviano y está configurado para flotar en un punto fijo en el aire, su cambio de impulso será muy pequeño. Sospecho que habrá muy poco movimiento. Podrías probar esto usando un globo de helio. Esto podría ser incluso en un automóvil, si el automóvil no tiene fugas de aire. No estoy seguro de si te dejarían subir a un avión, con un globo de helio, ¡así que no sugeriré eso!

Puede haber una pequeña diferencia, ya que el helicóptero usa energía para mantenerse en el aire, en una posición determinada, en relación con el aire.

Solo mi conclusión sobre una base lógica, no he hecho ninguna prueba.

Esto está mal, el tren acelerado no es un marco inercial. Entonces surgen las pseudofuerzas. Vea la respuesta de JohnRennie arriba.
Estoy completamente de acuerdo con lo que dice JohnRennie, pero en menor medida con respecto a las fuerzas involucradas. ¿Puedes dar más detalles sobre "Aparecen pseudofuerzas" por favor? Dado que la masa del aire y del helicóptero son tan pequeñas en relación con la masa del tren, todos pueden estar en sus propios marcos de inercia, pero como se mueven a velocidad constante entre sí, pueden formar un conjunto en un marco. . La parte delantera del vagón está acelerando al mismo ritmo que la parte trasera del vagón, por lo que el aire se mueve a la misma velocidad que el vagón. Las fuerzas de fricción mantendrán juntos el HC y el aire.
Since the mass of the air and helicopter are so small relative to the trains mass, they can all be in there own inertial frames--> No veo cómo esto es cierto. so the air is moving at the same velocity--> No cuando el tren acelera. El aire se moverá un poco más lento. En el marco del carruaje, sentiremos una pseudofuerza ya que no es inercial, y el aire se moverá junto con el helicóptero debido a esta pseudofuerza. El aire no se moverá mucho debido a las fuerzas de fricción, pero el helicóptero será empujado hacia atrás. ¿Alguna vez ha estado presionado contra su silla cuando arranca un tren?
Gracias por su respuesta. Me quedé sin espacio con mi comentario anterior, de lo contrario hubiera agregado que los pasajeros podrían tener sus propios marcos inerciales, pero estos no se pueden agregar al conjunto, porque en general su masa será significativamente mayor que la del aire o HC.La masa en relación con la inercia de un cuerpo se puede definir mediante la fórmula F=ma. Aquí F es la fuerza, m es la masa y a es la aceleración. Según esta fórmula, cuanto mayor es su masa, menos acelera un cuerpo bajo una fuerza dada. La masa del cuerpo frena su acc´n con respecto al tren. La fricción supera cualquier pequeña pérdida de acc'n en el HC
Las leyes de Newton solo son aplicables en un marco inercial (sin aceleración). Para aplicar las leyes de Newton a un marco acelerado, debe aplicar una "pseudofuerza" metro i a F r a metro mi a cada cuerpo i de masa metro i . Tenga en cuenta que en este caso, la aceleración debida a la pseudofuerza será constante para cada cuerpo y será a F r a metro mi . Esto viene directamente de la inercia, en el marco de aceleración, el cuerpo intentará permanecer en reposo con respecto al suelo y por lo tanto acelerará con respecto al marco. Independiente de su masa.
Entonces, ¿cuál es la respuesta considerando que el tren acelera hasta cierto punto y se mantiene a cierta velocidad, 1, 2, 3 O cualquier otro resultado? Estoy planeando probar esto en una furgoneta y volar mi helicóptero de juguete en él...
@Manishearth Estaba usando las leyes de Newton con respecto a su comentario con respecto a ser empujado a su asiento. IE La aceleración del tren es mayor que la suya. También dije que los pasajeros no podían ser llevados a la estructura de aire debido a su masa. El HC no está en el suelo, sino que está libre en el aire y, de manera similar a su ejemplo en tierra, acelerará con el aire. Todo depende de la masa de HC. Tendremos que estar de acuerdo en estar en desacuerdo, pero sigo pensando que su comentario y punto negativo sobre mis comentarios lógicos originales no estaban justificados. Angelo Asegúrese de que no haya flujo de aire a través de la furgoneta. Saludos
@Angelo: Principalmente 3, pero pueden ser 2. La respuesta de JohnRennie es correcta
@CliveBallard. Sí, acelerará con el aire, pero la mayor parte del aire parecerá moverse hacia atrás durante la aceleración. No mucho (debido a la viscosidad), pero lo hará. Independientemente de las ventanas, también sucederá en un automóvil sellado. Aquí no se pueden aplicar las leyes de Newton . Y la masa no tiene nada que ver con los efectos de la pseudofuerza aquí.
En la primera publicación que le hice, en respuesta a su publicación original, le pregunté: "¿Puede explicarme sobre 'las pseudofuerzas surgen', por favor". No has hecho esto. ¿Qué son específicamente en este caso estas Psuedofuerzas y cuál es la fuerza que están ejerciendo? No la teoría, sino la práctica. La respuesta de JohnRennie habla de viento que sopla a través del tren. ¿Es esta una de tus Psuedoforces? Los trenes modernos están diseñados para que no soplen vientos ni corrientes de aire, incluso cuando están acelerando. No digo que el HC no se mueva, sino que el movimiento será relativamente pequeño. ¿Cual es tu posicion? Ver siguiente respuesta
Consulte también: physics.stackexchange.com/questions/4837/… . baja masa en un tren, y en el aire. también physics.stackexchange.com/questions/3863. Alta masa - Hombre - pero distorsionada por estar en el espacio. Diferentes fuerzas.

2: se moverá hacia atrás en relación con usted y el tren y chocará contra la parte trasera del tren

Hola y bienvenido a Physics.SE. Esto no es una especie de cuestionario. Si cree que puede aclararlo de una mejor manera, intente agregar por qué cree que está haciendo eso ;-)
Volar un helicóptero de juguete dentro de un tren acelerando [duplicado]
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