În greutatea recentă vs. post greutate, a existat un comentariu interesant. Michael Maher întreabă: Întrebarea mea este următoarea: ce forțe au experimentat astronauții în timp ce se aflau în tranzit către Lună? În acest caz, indivizii ar simți forța rachetei accelerându-i înainte [adăugată la forța gravitațională în scădere a [...]

În greutatea recentă vs. post greutate, a existat un comentariu interesant. Michael Maher întreabă:

pământ

Întrebarea mea este următoarea: ce forțe au experimentat astronauții în timp ce se aflau în tranzit către Lună? În acest caz, indivizii ar simți forța rachetei accelerându-i înainte (adăugată la forța gravitațională în scădere a pământului) și vor fi trase în spatele pereților rachetei, corect? Dimpotrivă, pe măsură ce se apropiau de lună (înainte de a intra pe orbită) ar trage lunile gravitațional treptat în fața navei dacă este mai puternică decât accelerația rachetelor? Mulțumiri.

Marea întrebare. Suficient de mare pentru a merita propria postare. Ok, lasă-mă să dau un răspuns rapid. Nu. Atâta timp cât ambarcațiunea spațială și astronauții sunt într-o mișcare datorită unei forțe gravitaționale, ei vor fi „fără greutate”. Nu contează dacă aceasta este o forță gravitațională datorată Pământului, lunii sau o combinație a celor două.

Voi da un răspuns mai detaliat, dar mai întâi o legătură cu literatura.

Greutatea în De la Pământ la Lună - Jules Verne

În cazul în care nu sunteți familiarizați cu această carte, aceasta descrie un grup de oameni care fac o călătorie pe Lună (așa cum sugerează și numele) scrisă în 1865. Ce spune Jules Verne despre greutatea călătorilor în timp ce călătoresc spre luna?

Iată un scurt pasaj din carte (care este disponibil în multe formate online la Project Gutenberg). În această parte, cei trei călători se află în nava spațială (care este doar o scoică gigantică care a fost împușcată dintr-un canon) și călătoresc și pe Lună. „Punctul neutru” la care se referă este punctul în care forța gravitațională de pe Lună și Pământ sunt aceleași, dar în direcții opuse.

Deci, în versiunea lui Jules Verne, ați simți forța gravitației nete. Acest lucru ar fi adevărat dacă nava spațială nu ar accelera. Totuși, cred că este interesant să vedem o explicație de ceva timp înainte ca aceasta să se realizeze efectiv.

De ce te-ai simți în continuare fără greutate?

Acum, pentru o explicație. În postarea mea anterioară despre greutate, am arătat că poți simți diferite moduri (grele sau ușoare) în cazurile în care forța gravitațională nici măcar nu se schimbă. Iată o diagramă a unei persoane într-un lift care accelerează în sus.

Deci, nu prea „simți” forța gravitațională. De fapt, puteți fi într-o locație fără o forță gravitațională, dar simțiți-vă că sunteți pe Pământ. Acest lucru s-ar întâmpla dacă liftul în care vă aflați (cred că ar fi un lift spațial) accelerează astfel încât podeaua trebuia să vă împingă cu o magnitudine la fel ca pe Pământ.

Acum, să presupunem că aveți rachete pe nava dvs. spațială. În acest caz, dacă trageți rachete, veți simți o forță. Iată o diagramă a capsulei Apollo care trage rachete pe drumul spre Lună. Am trasat o diagramă de forță pentru persoana din interior.

Pentru ca astronautul să aibă o mișcare diferită de cea datorată doar celor două forțe gravitaționale, podeaua trebuie să împingă și el. Acesta este ceea ce simte.

Este „punctul neutru” același lucru cu un punct Lagrange?

Ok, înapoi la De la Pământ la Lună. Ce zici de acest „punct neutru”? Iată un alt pasaj din carte.

Deci, punctul neutru este locul în care forța gravitațională netă ar avea o magnitudine zero. Cum ați calcula locația acestui „punct neutru”? Diagrama timpului. Aceasta este o diagramă la scară majoritară a Pământului și a Lunii. Există un punct (punctul roșu) pe care îl atrag (nu la scară) forțe de pe Pământ și lună.

Acum, dacă numesc direcția de la Pământ la lună, direcția x, pot face un complot. Să presupunem că o masă de 1 kg se deplasează de pe suprafața Pământului pe suprafața lunii. Acesta este un complot al forței gravitaționale nete.

Aici linia roșie este forța gravitațională datorată lunii, iar verdele este pentru Pământ. Într-adevăr, acestea sunt componente ale forței în direcția x. De aceea pot fi pozitivi sau negativi. Problema este că forțele sunt destul de mari pe suprafețele obiectelor. Lasă-mă să măresc unele.

Aici puteți vedea forța gravitațională netă, linia albastră. Punctul în care forța gravitațională netă este zero pare să fie în jurul unei distanțe de 3,43 x 10 8 metri de centrul Pământului 0,886 distanța de la Pământ la Lună (centru la centru). Aceasta este o valoare diferită de cea de la Jules Verne - 47/60 sau 0,78. Poate că avea valori diferite pentru masa lunii sau așa ceva.

Iată o altă eroare. Călătorii susțin că, dacă ajungeți la linia neutră fără viteză, veți rămâne acolo. Din păcate, acest lucru nu este chiar adevărat. De ce? Ei bine, ce vor să spună prin „să rămână veșnic suspendați în acel loc ca pretinsul mormânt al lui Mahomet”? Dacă vor să rămână în același loc, nu ar funcționa. Pe măsură ce timpul trece, atât Pământul, cât și luna se mișcă astfel încât forțele gravitaționale să se schimbe și astfel linia neutră să se miște.

Ah, dar poate Verne a vrut să spună că va rămâne în același loc față de Pământ și lună. Din nou, acest lucru nu va funcționa. Deoarece Pământul și Luna se rotesc ambele în jurul unui centru comun de masă (care se află în interiorul Pământului), nava spațială de pe linia neutră ar trebui, de asemenea, să orbiteze. Dacă un obiect se mișcă într-un cerc, acesta trebuie să accelereze (accelerație centripetă). Și cum accelerați? Ai nevoie de o forță netă pentru a accelera. Deci, dacă linia neutră este punctul forței gravitaționale nete zero, obiectul nu s-ar mișca în cerc.

Puteți obține un obiect care să fie „echilibrat” de forțele gravitaționale și să rămână în aceeași locație relativă. Dar pentru a face acest lucru, aveți nevoie de ceva forță. Aceasta se numește Punct Lagrangian. Permiteți-mi să desenez o diagramă non-la scară a sistemului Pământ-lună cu un obiect în punctul Lagrangian.

Punctul Lagrangian va fi mai aproape de Pământ decât linia neutră, astfel încât să existe o forță netă spre centrul orbitei. Există de fapt 5 puncte în jurul sistemului Pământ-lună în care forța gravitațională netă va face ca un obiect în acea locație să fie staționar față de Pământ-lună.

Da, am lăsat deoparte o derivare completă a locației oricărui punct Lagrangian. Poate că va fi pentru o altă postare.

În greutatea recentă vs. post greutate, a existat un comentariu interesant. Michael Maher întreabă: