Fråga:
Vad skulle en stations storlek och rotation behöva vara för att producera 1 g gravitation från topp till tå?
Jack B Nimble
2013-07-17 21:33:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En struktur med en radie på 224 m som roterar med två varv per minut genererar 1 g kraft på insidan ( spincalc). Det kommer att generera den kraften på fötterna, men när du reser upp kroppen minskar mängden kraft som appliceras.

Enligt Wikipedia (citat behövs) bör en större radie och en långsammare rotation göra effekten mer konsekvent för en stående människa.

Att leka med spincalc berättar för mig att med en radie på 1000 meter och en rotation på 0,95 varv per minut också är på 1g, men jag har ingen aning om hur det kommer att påverka minskning av trögheten känns när du reser bort från ytterkanten.

Vilken radie och rotation skulle behövas för att producera 1 g konsekvent från golvet till en höjd av cirka 6 fot (2 m) inom en tolerans på några procentenheter (kanske 5%)?

Definiera din noggrannhetsmarginal. Du kan aldrig ha exakt 1 g centrifugalkraft för två punkter åtskilda enligt beskrivningen.
Först måste du ange din tolerans (vilken variation märks / desorienterar för människokroppen?). Annars skulle detta vara omöjligt. Kraften varierar alltid proportionellt med avståndet från rotationscentrumet.
Jag lade till en tolerans på 5%
Föreslå att den konstgjorda toleransen på 5% ersätts med en mer kvalitativ åtgärd som tillräckligt liten för att vara allmänt omärkbar, där det idealiska svaret sedan skulle definiera vad det värdet är och säkerhetskopiera det med en källa.
Ett citat från en något relaterad artikel: "Vid olika punkter på jorden faller föremål med en acceleration mellan 9,78 och 9,83 m / s2 beroende på höjd och latitud" http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_acceleration
Ett svar:
AlanSE
2013-07-17 22:09:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vilken radie och rotation skulle behövas för att producera 1g konsekvent från golvet till en höjd av cirka 2 meter?

Infinity. Tekniskt kommer det alltid att finnas en vertikal gradient av artificiell tyngdkraft. Realistiskt kommer människor inte att bry sig. Även med en radie på 224 m är skillnaden inte mycket. Acceleration för allt som är kopplat till strukturen kommer att vara:

a = ω²r

Detta gör problemet enkelt eftersom rotationshastigheten (omega) är konstant, så skillnaden mellan ditt huvud och fötterna är r1 / r2. För en person som står i en 224 m radiestruktur är det 2/224 = 0,9%.

Som referens orsakar tidvattenkrafterna på jorden en tyngdskillnad på 0,00006% från ditt huvud till tån. Jorden har ett exceptionellt konstant gravitationsfält. Om du vill kan du beräkna den radie som behövs för att skapa denna grad av konsistens. Det är ungefär hälften av jordens radie.

En procentuell skillnad i acceleration från topp till tå borde inte störa någon för mycket. De viktigaste oron för obehag i artificiell gravitation är dynamiska Coriolis (falska) krafter. Dessa är inte statiska som den effekt du nämner. Villkoren beror på hastighet, inte position, så någon som står stilla kommer inte att känna dem (diskonterar rörlig vätska i kroppen). För normal rörelse är dessa mycket mer betydelsefulla.

Här är några bilder på att släppa ett objekt i konstgjord tyngdkraft. För fallet med två varvtal är det en märkbar nedböjning. Men igen, på grund av krafter som bara uppstår när något rör sig i förhållande till marken. Så du kan ha 1% skillnad i gravitation på grund av radiell placering, men flera centimeter förskjutning från att tappa något. Det senare kommer att märkas mer.

Inte för att det spelar roll men man kan argumentera om oändlighetsargumentet, för på jordytan finns det också en vertikal gravitation.
Men jag tror att den korrekta tolkningen av det tekniska är att jorden inte producerar 1g konsekvent från topp till tå. Du måste dela upp detta i två olika frågor och ta reda på vilken du vill svara på: Är det, hur får du _ exakt samma tyngdkraft_ vid alla punkter (oändlig stor radie för rotation eller dragkraft), eller är det, hur får du tyngdkraften så nära att den mänskliga hjärnan inte kan se skillnaden och tycker att den är konsekvent (som empiriskt gör det när vi står på jordens yta)?


ⓘ
Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...