Domanda:
Come faceva Jim a camminare nello spazio quando la nave viaggiava a 0,5 C?
Girish Kulkarni
2017-01-12 04:57:33 UTC
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Fino ad ora tutti i film spaziali che ho visto dove hanno mostrato la camminata nello spazio, mostrano che la nave non si muove o il personaggio è sull'astronave a causa degli stivali magnetici. Tuttavia, in Passengers , Jim è stato in grado di camminare nello spazio a 0,5 C senza essere schiantato sulla nave durante il processo.

A quanto mi risulta, le leggi della fisica dovrebbero comunque essere applicate in quella situazione anche dopo essere stato nel vuoto dello spazio.

Poiché i motori della nave stanno ancora accendendo. Perché la nave non accelera mentre non è ancorata ad essa?

Perché anche Jim si sta muovendo a 0,5 c
Nota che stiamo sfrecciando nello spazio a una velocità folle in questo momento (cavalcando sul retro della terra);l'hai notato?No, perché non puoi sentire la velocità, puoi solo sentire ** accelerazione **."Il vento in faccia" ti fa pensare di poter sentire la velocità, così come i dossi della strada, ma non è la velocità stessa.Detto questo, se i motori principali sono accesi presumibilmente da essi proviene qualche accelerazione (ma forse non molta)
In che modo 0,5c è diverso dai ~ 17K mph / 27K km / h (relativi alla terra) che gli astronauti che camminano nello spazio sperimentano la ISS?Poi c'è il movimento della Terra attorno al Sole, l'orbita del Sole attorno al centro della galassia, la corsa precipitosa della nostra galassia verso dove stiamo andando ...
@user20310 Per essere ancora più precisi, possiamo solo sentire una differenza tra le accelerazioni.Se tutto il tuo corpo viene accelerato allo stesso modo (come nella caduta libera nel vuoto), non senti nulla.Quando si è seduti su una sedia, si avverte un'accelerazione * netta * zero rispetto al suolo (poiché viene annullata dalla sedia che vi spinge indietro), ma si sente tutta la forza di gravità contro tutta la forza della sedia che spinge indietroa te.Si potrebbe dire che ciò che realmente sentiamo è la compressione o la tensione che risulta da forze differenziali (sebbene non sia nemmeno l'intera verità).
Le persone reali svolgono attività extraveicolari intorno alla ISS mentre si muove a 7,6 km / s (17100 miglia all'ora)
Una domanda migliore sarebbe: come possono osservare una stella così bene mentre si muovono a 0,5c?Mi riferisco alla scena del suo compleanno, dove la nave si avvicina abbastanza a una stella.
Ho pensato che questa sarebbe stata una domanda del tipo: "Come ha fatto Jim a non morire all'istante dato che a 0,5 ° C incontra ~ 10 ^ 14 atomi di idrogeno / secondo, ciascuno a 145,25 MeV?"
@imallett: Sì, il vero WTF.Ricordo distintamente un romanzo di Perry Rhodan che raccontava di come le persone incontravano un pianeta dove il tempo si muoveva * molto * più lentamente.Compreso uno di loro che si imbatte in una zanzara e prova un dolore acuto perché * la zanzara non ha avuto il tempo di togliersi di mezzo *.E per tutto il tempo pensavo, "ma come fanno ** respirano ** quando le molecole d'aria sono (ovviamente) colpite in modo simile?".Sono le piccole cose di cui continuiamo a dimenticarci.;-)
@Luaan Suppongo che tu voglia dire che possiamo sentire qualsiasi accelerazione (sufficiente) * relativa a un sistema di riferimento inerziale *.La pressione sul sedere mentre sono seduto su una sedia non è di natura diversa dalla pressione sulla schiena in un'auto in accelerazione.Gli astronauti sulla ISS o una persona in un ascensore che cade o Jim sono tutti in frame inerziali (se ignoriamo alcuni effetti di marea del secondo ordine)
@imallett: I miei pensieri esattamente.Lo spazio non è un vuoto assoluto.Molto probabilmente, lo spiegheremo con "bolle di curvatura", o qualcosa del genere, anche se non ho visto il film ..
(Ignorando gli effetti relativistici :) Per gli stessi motivi per cui se salti mentre sei in un treno, la parte posteriore della carrozza non ti sbatte contro.
Ho appena rivisto la scena ora che è diventata disponibile una versione di qualità superiore e sono abbastanza sicuro che la mia risposta sia sbagliata.Quando disattiva i suoi stivali, viene immediatamente lanciato nello spazio, trascinandosi dietro la nave e facendosi roteare dalla rotazione dell'anello dell'habitat.
Sette risposte:
#1
+68
Valorum
2017-01-12 05:28:16 UTC
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La risposta molto breve è che probabilmente l'accelerazione dei motori della nave sarà piuttosto ridotta. Nota che questo è un motore ionico che accelera continuamente invece di un razzo che spende tutto il suo carburante in una forza G che induce un tripudio di gloria .

[Sullo schermo del computer]
Sistemi difettosi: supporto vitale. Reattore a fusione. Ionic Drive

Supponendo che la nave passi da 0,5 di velocità della luce a 0,55 di velocità della luce nei due anni in cui Jim è sveglio, il relativa mentre è fuori contatto con il ponte della nave sarebbe sostanzialmente inferiore a 0,5 km / h. Nei due minuti in cui era fuori, avrebbe viaggiato meno della lunghezza di una piscina (rispetto alla nave), una quantità appena percettibile.


Inoltre, la nave ha una "spinta gravitazionale" che sembra essere in grado di influenzare la gravità all'interno della nave. È possibile (se non addirittura probabile) che questa unità sia calibrata per impedire agli astronauti di sperimentare gli effetti dei motori in accelerazione spingendoli in avanti alla stessa velocità con cui i motori li stanno ritirando. p>

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Penso che la domanda sia più complicata di questa.Sfortunatamente, a causa delle velocità coinvolte, avremo bisogno di introdurre frame relativistici.Se usiamo i tuoi numeri, a causa del modo in cui le velocità relativistiche si sommano, vedrebbe la nave accelerare a 1,171 km / h / s lontano da lui.Fuori per due minuti, avrebbe visto una deriva di 2362 metri, abbastanza bene da portarlo via dalla nave.
@A.Simmons - A 0,5 di c, gli effetti di relatività sarebbero inferiori al 16%.Inoltre, poiché si sta già muovendo a 0,5 di c, la differenza relativa di velocità tra lui e la nave che accelera lontano da lui sarebbe trascurabile, qualcosa come 0,500000001kph
La tua risposta non ha senso, come si misura un'accelerazione in chilometri orari?
@Theonlygusti - Mi riferivo al suo movimento relativo alla nave.Modificherò quando arrivo a un computer reale.
@Valorum Se la tua ipotesi (da 0,5c a .55c in due anni) è corretta, la nave accelera a 0,24 m / s² o 0,024 g.Non tenere conto della relatività.
@Valorum Calcolo approssimativo qui: http://goo.gl/EaIZYt.Hai ragione, però, che l'effetto relativistico non è enorme.
Sembri sottintendere che la forza di gravità sia fatta di handwavium, ma in realtà è solo la nave che gira (del tutto possibile, anche se leggermente poco pratico, con la tecnologia odierna. Pertanto non influisce su nessuno che galleggia nello spazio che circonda la nave)
@user20310 - Notare che Jen non galleggia dolcemente sul pavimento quando l'unità si accende.Fa cadere ** come una pietra **.
@User20310 - È anche piuttosto più chiaro * nella sceneggiatura originale * che il "Gravity Drive" (e la manipolazione della gravità in generale) sono ciò che ha reso possibile il volo interstellare.
#2
+51
user20310
2017-01-12 05:18:09 UTC
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Stiamo sfrecciando nello spazio a una velocità folle in questo momento (30 chilometri al secondo viaggiando sul retro della terra); l'hai notato?

No, perché non puoi sentire la velocità, puoi solo sentire l'accelerazione. "Il vento in faccia" ti fa pensare di poter sentire la velocità, così come i dossi sulla strada, ma non è la velocità stessa.

Di nuovo, pensa di viaggiare in aereo (niente vento, pochi dossi ); ti sembra di muoverti a malapena perché stai accelerando a malapena

In risposta alla tua seconda domanda; sì, se i motori si accendono c'è un'accelerazione, e se è fuori dalla nave dovrebbe accelerare allontanandosi da lui. Detto ciò; un tipo alternativo di motore, l'azionamento ionico è progettato per basse ustioni lunghe piuttosto che i nostri attuali razzi spaziali che sono corti e potenti, questo può essere molto più efficiente in termini di carburante. Se è così, forse stava accelerando lontano da lui, ma non di molto. Ciò è coerente con il fatto che i motori principali sembrano fornire una gravità artificiale trascurabile, quasi tutta la gravità artificiale proveniente dall'unità di gravità, quindi l'accelerazione è di gran lunga inferiore a 1 g

Stiamo anche accelerando, in realtà, verso il centro della Terra.;) Lascio al lettore come esercizio capire l'entità della nostra accelerazione.
@jpmc26 No, non stiamo accelerando poiché la velocità non cambia.Siamo attratti verso il centro della Terra, ma quella forza è compensata da quella esercitata sui nostri piedi (o sul nostro culo, se sei seduto) dal pavimento / sedia su cui ti trovi, con un risultato netto pari a 0 (noforza = nessuna accelerazione = nessun cambio di velocità).Tutto quanto sopra non si applica se ti trovi in un ascensore o in caduta libera in questo momento.
@SJuan76: stai trascurando la rotazione della Terra.
-1
@SJuan76: Sono abbastanza sicuro che sia quello di cui parlava jpmc26, però.Può essere minimo ma esiste.
AiliphlprzCMT Magnetico o geografico?
@Cubic nel contesto dell'effetto della rotazione terrestre sulla gravitazione, dovrebbe essere geografico.
@SJuan76 Velocity è una quantità vettoriale.Ciò significa che i cambiamenti di direzione sono anche accelerazione.Muoversi in un cerchio è un movimento ben compreso e richiede un vettore di accelerazione piuttosto significativo che punta verso il centro di rotazione.Lo spostamento in un'ellisse è simile, ma il vettore di accelerazione non sarebbe una grandezza costante.
[Differenza tra velocità e velocità] (https://physics.stackexchange.com/q/173109/14091) su [physics.se] discute specificamente la differenza tra * velocità * e * velocità *.
@jpmc26 Il pianeta Terra ruota (circa) una volta ogni 24 ore.360 gradi in 24 ore corrispondono a 30 gradi in 2 ore, ovvero 15 gradi ogni ora, ovvero un quarto di grado ogni minuto, ovvero 1/1440 RPM.Questo è * piccolo * rispetto all'attrazione gravitazionale (anche piuttosto piccola rispetto ad altre forze) esercitata dalla terra, quindi può essere tranquillamente trascurato nella maggior parte dei casi.
Stiamo anche ruotando intorno al centro della Via Lattea, a circa 220 km / s.
@EricDuminil In effetti, ovviamente la vera risposta è "non esiste velocità / velocità" solo velocità relativa
Per espandere il commento di @wizzwizz4's, all'equatore terrestre l'accelerazione richiesta per farti muovere in cerchio a quella velocità di 1 / 440rpm piuttosto che continuare su una linea retta è di circa 0,03 m / s ^ 2, o 0,3% dell'accelerazione gravitazionale terrestre.
Se jpmc26 sta parlando dell'accelerazione richiesta per il movimento circolare mentre la Terra ruota, allora è solo verso il centro della Terra per quelli di noi sull'equatore.In generale è verso il punto più vicino sull'asse di rotazione terrestre (cioè asse nord-sud).In alternativa, nella relatività generale, nella nostra struttura inerziale locale stiamo accelerando ciascuno a circa 1 g * di distanza * dal centro della Terra, grazie alla forza di resistenza del pavimento contro di noi che lo attraversiamo e cadiamo in caduta libera.E in effetti possiamo sentire un effetto di questa accelerazione, lo chiamiamo imprecisamente "peso" :-)
#3
+9
Murphy
2017-01-12 23:00:38 UTC
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Magia narrativa. Gli scrittori raramente si preoccupano dei numeri.

La domanda più grande è come non è stato cucinato?

Si sta muovendo attraverso lo spazio interstellare a 0,5 C fuori dalla nave.

Lo spazio interstellare non è perfettamente vuoto. C'è una sottile nebbia di atomi, principalmente idrogeno.

C'è circa 1 atomo di idrogeno per cm cubo.

Mentre è fuori dallo scafo, finché non è all'ombra della nave sta percorrendo un percorso nello spazio colpendo gli atomi in quel volume di spazio.

Supponiamo che l'area della superficie rivolta in avanti della sua tuta esposta mentre si muove nello spazio sia di circa 0,5 metri quadrati.

Se trascorre 30 minuti fuori dallo scafo, avrà viaggiato per circa 15 minuti luce nello spazio.

Quindi avrà attraversato circa 135 km ^ 3 di spazio a 0,5 c

Quindi stiamo parlando di colpire 1,35 × 10 ^ 17 atomi di idrogeno a 0,5 c

Questa è una quantità molto piccola di materiale ma sta andando molto molto molto veloce.

Sono 20 megajoule di energia cinetica in 30 minuti.

A quelle velocità gli atomi lo squarceranno come radiazioni o si fermeranno nella sua tuta o dentro di lui e produrranno calore.

http://www.wolframalpha.com/input/?i=kinetic+energy++of+1.35%C3%9710%5E17+hydrogen+atoms+at+.5c

Immagina di accendere un fuoco e bruciare circa un litro e mezzo di benzina in circa mezz'ora con qualcuno sospeso a pochi centimetri sopra di esso.

Probabilmente sarebbero un po 'croccanti.

Anche se la nave non sta accelerando è ancora fregato

C'è anche un problema molto più grande:

http://www.wolframalpha.com/input/?i=velocity+of+75+kg+with+20+megajoules+of+kinetic+energy

Essere colpiti da questi idrogeno gli atomi non solo lo riscaldano e possono dargli il cancro, ma lo rallentano anche di circa 0,4 metri al secondo assumendo che pesa circa 75 kg.

dopo 30 minuti viaggerebbe qualcosa come 730 metri al secondo più lentamente della nave ed è fregato.

Questi numeri sono ovviamente tutti approssimativi e fanno alcune supposizioni ingenue come il trasferimento perfetto dello slancio e niente che lo attraversi senza fermarsi, ecc., ma dovrebbe essere intorno al giusto campo di battaglia.

Molti Le storie di fantascienza che trattano di viaggi più veloci di circa .1c tendono a incontrare problemi simili perché è difficile comprendere quanto siano realmente grandi frazioni di velocità della luce. Queste sono le velocità alle quali un sassolino colpisce con l'energia di una bomba nucleare.

Sono abbastanza sicuro che la nave fosse protetta dallo scudo, quindi avrebbe senso che lo scudo si estendesse per proteggere i camminatori spaziali.
La nave ha un gigantesco ramscoop magnetico.
In realtà, gli atomi che "lo squarciano" non sono quelli di cui ti vuoi preoccupare.Sono quelli che si fermano all'interno (o almeno sono rallentati da) i tessuti del suo corpo che faranno tutto il danno.
#4
  0
StephenG
2017-01-12 21:34:01 UTC
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Indipendentemente dal fatto che applichi sistemi newtoniani o relativistici a questo, la nave dovrebbe accelerare allontanandosi dal camminatore spaziale se non è ancorato alla nave.

Prima che lasci la nave, sia lui che la nave non si muovono l'uno rispetto all'altro perché stanno entrambi accelerando.

Una volta che lascia la nave, non sta più accelerando come parte della nave. Accelererà allontanandosi da lui.

Non importa se siamo a velocità relativistiche rispetto a qualche altro oggetto (come la Terra). Per la nave e il camminatore spaziale, la loro velocità relativa inizia da zero (lo stesso nella meccanica newtoniana e relativistica). In assenza di accelerazione rimarrebbero nella stessa posizione relativa nello spazio.

Ma con uno che accelera e l'altro no, il loro movimento relativo cambia.

Di conseguenza il il camminatore spaziale vede la nave accelerare e la nave vede il camminatore spaziale cadere molto dietro di essa.

Sarebbe necessaria una certa interazione tra la nave e il camminatore spaziale per impedirlo. Una linea fisica, una sorta di campo magnetico, qualcosa. Senza tale interazione, il deambulatore è nei guai.

Questa è una buona panoramica della situazione, ma non risponde alla domanda sul perché non si sposti all'indietro rispetto all'accelerazione in avanti della nave.
Non lo fa perché gli scrittori della nave non si sono preoccupati della fisica reale.Ho offerto una possibile idea selvaggia (campo magnetico), ma il mondo reale - quel ragazzo è morto perché anche se prova a toccare di nuovo la nave prima che gli passi oltre, si sta muovendo e lui non è così "splat" è un bravoparola per quello che accadrà.
@StephenG Perché "splat" e perché non "brancolare silenziosamente verso un oggetto che si allontana mentre galleggia senza meta nello spazio selvaggio"?O c'è una parte della nave dietro di lui da cui verrebbe colpito mentre accelera senza di lui?(Non ho ancora visto il film)
@TylerH - Beh, è legato alla nave quindi non se ne andrà a galla.
@StephenG - Beh, si sta muovendo a 0,5 km / h.Sarebbe come salire su una scala mobile incredibilmente lenta.
@Valorum Ho pensato che la domanda affermasse chiaramente "mentre non è legato"?
@TylerH - Se la memoria serve, è sempre legato.L'OP significa "non ancorato magneticamente"
@Valorum Non vedo da nessuna parte nella domanda che specifica come OP è ancorato.Per quanto riguarda i Passeggeri, si menziona solo che Jim ha camminato nello spazio senza essere "ancorato" alla nave, che si muoveva a 0,5c.
@TylerH - Quando è andato per la sua prima passeggiata spaziale, un cavo automatico è uscito dal muro e si è attaccato a lui prima che fosse in grado di lasciare la camera di equilibrio.Non ricordo che si sia staccato quando ha spento gli stivali magnetici.
@Valorum, rimuove il cavo più avanti nel film, che poi (ovviamente) diventa un problema.
#5
  0
UIDAlexD
2017-01-13 01:27:04 UTC
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La mia conoscenza del film è limitata ai trailer, ma ci sono alcune cose che possiamo trarre dal design delle navi.

  • La nave ha una struttura elicoidale saldamente attaccata alla spina centrale
  • La struttura elicoidale non sembra avere punti di articolazione
  • La nave gira
  • Non ci sono serbatoi di massa di reazione evidenti sul progetto

Quindi, da questo, facciamo le seguenti ipotesi

  • Il motore è un azionamento ad alta efficienza, a bassa spinta
  • La struttura elicoidale è un centrifuga / area di abitazione

E da questi, possiamo ulteriormente dedurre

  • La gravità viene completamente dalla rotazione delle navi, come un motore ad alta spinta ti spingerebbe nel muro e non nel pavimento

Questo è un modo molto lungo per dire che la nave non accelera molto rapidamente. Millimetri al secondo ^ 2, al massimo.

Quindi come fa a non allontanarsi dalla nave quando viaggia a 0,5 c? Perché velocità! = Accelerazione. Non c'è vento spaziale a soffiarlo indietro, quindi la nave si allontanerà a pochi mm / s / s - qualcosa che dovrebbe aspettare fuori per alcune ore anche solo per accorgersene. Gli effetti relativistici non entrano nemmeno in questo, dal momento che si muovono più o meno alla stessa velocità e hanno lo stesso identico schema di riferimento.

Questo significa ignorare qualsiasi campo gravitazionale con onde a mano per tenerlo fermo .

Certo, ma se hai il controllo della gravità, il rasoio di Occam suggerisce che la risposta a qualsiasi domanda sul perché "* la gravità non x *" sarà "* perché possiamo controllarla *"
@Valorum Vero, ma se hai un generatore di gravità magico abbastanza affidabile da (presumibilmente) funzionare in un viaggio lungo secoli, perché preoccuparti di rendere la tua nave una centrifuga grande, sottile e fragile?Trasforma la nave in un grande mattone con i motori da un lato e l'equipaggio dall'altro ... Detto questo * Perché preoccuparsi della gravità artificiale comunque? * Tutti i passeggeri sono in criogenia, quindi non ne hanno bisogno.Un paio di mesi a gravità zero mentre scoprono le zone di atterraggio per una colonia non farà molto male.Diavolo, probabilmente sarebbe il più divertente che abbiano mai avuto.
Una domanda migliore è "*** perché rendere la nave come una nave da crociera di lusso se i passeggeri partono per un mondo di colonia di difficoltà e una vita di quieta disperazione? ***"
@Valorum Considerando quanto tutto il resto sembra ben congegnato, immagino che la meccanica quantistica / nanomacchine / spazzatura PopSci sia scritta da qualcuno senza background scientifico.Fa la domanda finale, * Perché preoccuparsi di guardare questo film? *
@Valorum Non possono, durante l'atterraggio, utilizzare la nave da crociera come temphome?Fino a quando non avranno costruito qualcosa di equivalente in situ ...
@VincentVancalbergh - No. Il piano è di lasciare i nuovi coloni nella colonia * esistente * su Homestead II, quindi fare il viaggio di ritorno sulla Terra.Presumibilmente se hanno costruito / estratto / creato qualcosa di valore, questo verrà rispedito insieme a tutti i cittadini di Homestead II che vogliono andare sulla Terra e l'unico passeggero con un biglietto di andata e ritorno, Aurora.
@Valorum, molti dei passeggeri sono piuttosto ricchi e dovrebbero essere svegli durante gli ultimi 4 mesi del viaggio.Quindi, sì, perché non renderlo lussuoso?
@ArturoTorresSánchez Lo spazio vuoto è spazio sprecato.Richiede più massa per racchiudere (perché devi ingrandire lo scafo) e ti rallenta senza offrire alcun vantaggio come più cuccette, carico o, particolarmente utile per un film "qualcosa si è rotto nello spazio", più sistemi di backup.***
@UIDAlexD Penso che sia una specie di punto cruciale del film.È Titanic NELLO SPAZIO !!Il fatto che non fossero presenti abbastanza sistemi di backup era dovuto all'eccessiva sicurezza dell'azienda.
@Valorum Beh, forse perché i passeggeri verranno svegliati 4-5 mesi prima del loro arrivo effettivo, quindi dovranno vivere sulla nave attraverso la frenata finale e la decelerazione.
#6
-1
Dim
2017-04-07 09:38:24 UTC
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Il motore è una combinazione di trasmissione ION e fusione fredda. Accelera costantemente la nave. A metà viaggio, la nave girerà di 180 gradi e inizierà a decelerare per l'ultima metà del viaggio. La gravità artificiale è una combinazione della rotazione della centrifuga e dell'accelerazione lenta del motore. Questo è il motivo per cui il pavimento è inclinato rispetto al "terreno pianeggiante". Il film è un capolavoro della scienza! Quasi zero difetti. L'unico potrebbe essere il fatto che raggiungono Arcturus più velocemente del previsto, assumendo che la nave sia in costante accelerazione (quindi non è stata raggiunta una velocità di 0,5c dall'inizio). Hai davvero bisogno di un enorme potere per costruire e sostenere uno scudo del genere! Immagina che il campo magnetico terrestre non sia sufficiente per tenere tutto fuori e tuttavia si muove molto lentamente in confronto.

Questo non risponde specificamente alla domanda posta.
#7
-3
zionlion
2017-01-15 02:34:37 UTC
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La risposta è: la nave alla fine accelererebbe allontanandosi da lui, ma lentamente poiché entrambi viaggiano alla stessa velocità ed è soggetto a una minuscola resistenza nel vuoto dello spazio.

Come @Valorum ha affermato che c'è pochissima scienza dietro questo film.

Questo non sembra offrire nient'altro che non sia già stato detto.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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