Gravidade artificial

Problemas simples, mas interessantes!

Gravidade artificial

Mensagempor jap em Domingo Abr 15, 2007 10:07 pm

Espero que todos os olímpicos tenham feito boa viagem de regresso a casa e desfrutado de um bom dia de descanso depois da dura sessão de preparação de sexta e sábado! :D

Para quem não esteve lá, ficam a saber que este ano houve uma novidade: a projecção na noite de sexta-feira do filme "2001 - Uma odisseia no espaço". Bom, depois de tão intenso dia, imagino como deviam estar cansados, não sei se, afinal, foi uma boa ideia :? . Mas acho o filme muito interessante, sob vários pontos de vista. Gostava de ouvir as vossas opiniões. :D

Um dos aspectos é o rigor científico (comparado com outros filmes do género), embora também se encontrem por lá algumas asneiras científicas.

Mas, por exemplo, será que o aspecto da gravidade artifical (nave em rotação, gravitação substituída pela aceleração "centrífuga") foi bem tratado?

Imagem

Ora vejam os seguintes estractos do livro de A.C. Clarke que serviu de guião ao filme:


Do capítulo 8:
"... A few minutes later he caught his first glimpse of Space Station One, only a few miles away. The sunlight glinted and sparkled from the polished metal surfaces of the slowly revolving, three-hundred-yard-diameter disk. ..."

Do capítulo 9:
"... Space Station One revolved once a minute, and the centrifugal force generated by this slow spin produced an artificial gravity equal to the Moon's. ..."


Verifiquei (medindo!) que o período de rotação desta nave no filme é mesmo de 1 minuto. :wink: Podem confirmar se uma nave com estas características produz uma gravidade artificial semelhante à da lua, como é dito no livro? :roll:

PS - Há uma boa razão para não tentar reproduzir na nave "Space One" a gravidade da Terra, mas apenas a da Lua...depois explico.
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Mensagempor vbmaster em Domingo Abr 15, 2007 10:53 pm

Dá 1,5 de aceleração gravítica, ou seja está praticamente lá.
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Mensagempor jap em Domingo Abr 15, 2007 11:07 pm

vbmaster Escreveu:Dá 1,5 de aceleração gravítica, ou seja está praticamente lá.


Obrigado, Miguel. :wink:

A aceleração à superfície da lua é a =\rm 1,62~ms^{-2}.

O raio da nave é 137,2 m (depois de converter jardas para metros!).

Usando a = \omega^2 r = \frac{4\pi^2 r}{T^2}, obtive


T = 1,04 rotações por minuto, bem próximo do que o filme mostra! :D
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Mensagempor jap em Domingo Abr 15, 2007 11:32 pm

Mas até que ponto uma nave em rotação simula um campo gravítico como o da Terra (ou da Lua)? O que é que acontece quando um astronauta lança uma bola ao ar dentro desta nave? A trajectória da bola será semelhante à que se observa na Terra? Já pensaram nisso? :roll:
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Mensagempor fnbrandao em Segunda Abr 16, 2007 12:08 am

jap Escreveu:Mas até que ponto uma nave em rotação simula um campo gravítico como o da Terra (ou da Lua)? O que é que acontece quando um astronauta lança uma bola ao ar dentro desta nave? A trajectória da bola será semelhante à que se observa na Terra? Já pensaram nisso? :roll:


Eu diria que a semelhança entre o lançamento da bola na Terra e na nave depende de dois factores:
-O raio da estação (até que ponto podemos considerar o chão da nave plano? e a que velocidade a que nos encontramos?); isto só serve na questão do referencial lançador.
-A densidade da bola. Tendo em conta que a massa de ar se desloca com a rotação (devido ao atrito com o chão, tecto e paredes), ela é capaz de "empurrar" um pouco melhor a bola no caso, por exemplo, de uma de ping-pong, contrariando o efeito da inércia.

Apenas com a velocidade de rotação pode a bola sentir força centrífuga. Assim, se a massa de ar não "empurrar" a bola, ela tenderá a seguir uma trajectória linear (num referencial inercial). E que tal provocar vento na nave para ajudar nos lançamentos? :lol:

Mas é só a minha opinião...E que tal a SPF organizar uma visita de estudo a uma nave destas, para vermos mesmo como é? Ainda não existe? E que tal a SPF financiar a contrução duma? :lol:

Cumprimentos,
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Mensagempor jap em Segunda Abr 16, 2007 10:33 pm

Um dos problemas com a produção de "gravidade artificial" numa plataforma rotativa são as "forças de Coriolis" - alguém sabe o que isto é? :roll:
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Mensagempor fnbrandao em Terça Abr 17, 2007 5:34 pm

jap Escreveu:Um dos problemas com a produção de "gravidade artificial" numa plataforma rotativa são as "forças de Coriolis" - alguém sabe o que isto é? :roll:


Os mísseis de longo alcance sabem de certeza... :lol:
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Mensagempor jap em Terça Abr 17, 2007 5:45 pm

fnbrandao Escreveu:
jap Escreveu:Um dos problemas com a produção de "gravidade artificial" numa plataforma rotativa são as "forças de Coriolis" - alguém sabe o que isto é? :roll:


Os mísseis de longo alcance sabem de certeza... :lol:




Ora, nem mais! :D
Vejam lá se compreendem a seguinte situação: Um míssil é lançado do pólo norte, na direcção sul que passa pelo meridiano de Greenwich, em Inglaterra. Pois, onde é que vai cair o míssil?

Na figura seguinte, a cinzento está a trajectória do míssil caso a Terra estivesse parada (ia atingir um país de África :cry: ); a azul, a trajectória, vista de "fora" da Terra (a Terra está em rotação, não está? :D ).
A vermelho, a trajectória vista pelos observadores terrestres (se quiserem pelo sistema de controlo de misseis usando o sistema de radares terrestre do pentágono). O míssil vai cair algures na Costa Rica :shock:. Até parece que o míssil foi desviado por uma força lateral :shock: , não é? Esta força fictícia (de inércia) é denominada força de Coriolis. :D
Um observador não inercial "sente" a influência destas forças "fictícias", ou seja, precisa de admitir a sua existência para que as trajectórias observadas estejam de acordo com a 2ª lei de Newton. Este é o "preço" a pagar por usar a 2ª lei de Newton num referencial não-inercial (em rotação); a lei de Newton só é válida (usando apenas forças reais) em refenciais inerciais. Reparem que para o observador que está de fora e não participa do movimento de rotação da Terra, não há nada de especial no movimento do míssil, pois não? :wink:


Imagem
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Mensagempor jap em Terça Abr 17, 2007 9:54 pm

Bom, agora creio que já saberão responder à minha questão anterior:

O que é que observa o astronauta da "Space Station One" quando lança uma bola ao ar? :roll:
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Mensagempor jap em Quarta Abr 18, 2007 9:12 pm

Bom, como ninguém respondeu :cry: , talvez queiram fazer uma simulação para verem o efeito das forças de Coriolis numa plataforma em rotação...


http://www.nas.nasa.gov/About/Education/SpaceSettlement/teacher/materials/ringworld/ringworld.html

PS- Podem modificar a posição das bolas e a sua velocidade inicial...
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Mensagempor jmgb em Sábado Abr 21, 2007 5:50 pm

O efeito é genial. E pensando que se quisessemos ter uma aceleração semelhante à sentida na Terra teríamos de ter uma velocidade de rotação muito maior, percebe-se que esses efeitos seriam muito mais acentuados. E perdia-se o objectivo de toda a acção, que era recriar o ambiente a que estamos habituados cá em baixo...
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Mensagempor jap em Sábado Abr 21, 2007 7:51 pm

jmgb Escreveu:O efeito é genial. E pensando que se quisessemos ter uma aceleração semelhante à sentida na Terra teríamos de ter uma velocidade de rotação muito maior, percebe-se que esses efeitos seriam muito mais acentuados. E perdia-se o objectivo de toda a acção, que era recriar o ambiente a que estamos habituados cá em baixo...


Olá João! :D

Pois é, esta é a razão porque A.C. Clarke põe a nave a rodar com a velocidade angular necessária para obter a gravidade da Lua e não a da Terra. Há documentos (podem encontrá-los no Google, a sério! :shock: ) da Nasa, do início da década de 60, que relatam os estudos por eles efectuados sobre a possibilidade de criar "gravidade artificial" numa nave do género da do filme, e a conclusão a que chegaram é que devido às forças de Coriolis, e para um limite da dimensão da nave que a NASA impunha, os astronautas teriam de contentar-se com uma gravidade não superior à da Lua...Forças de Coriolis superiores tinham efeitos fisiológicos (irrigação sanguínea perturbada) e psicológicos... :shock:
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Re: Gravidade artificial

Mensagempor zeferino em Quinta Nov 05, 2009 5:26 pm

Se um avião quiser ir por exemplo de Inglaterra para o sul do América do sul, devido às Forças Coriolis, segue sempre para sul? (talvez seja melhor perguntar ao nosso mais recente quarkiano que é piloto de aviões :D )
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Re: Gravidade artificial

Mensagempor jap em Quinta Nov 05, 2009 10:08 pm

zeferino Escreveu:Se um avião quiser ir por exemplo de Inglaterra para o sul do América do sul, devido às Forças Coriolis, segue sempre para sul? (talvez seja melhor perguntar ao nosso mais recente quarkiano que é piloto de aviões :D )


Vê a simulação acima, é esclarecedora. Enquanto andas para sul, a "direito", a terra gira, e já não vais parar ao ponto que está realmente a sul do ponto inicial - há um deslocamento lateral... :lol:
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Re: Gravidade artificial

Mensagempor filipematos em Segunda Jun 27, 2011 8:11 pm

Sim, é possível sim que isso aconteça... Como a América do Sul está mais a sua que a Inglaterra é provável que lá vás parar (partindo do Reino Unido e indo de avião) :) !!
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