Seuraa 
Viestejä45973

Esim. lieriön muotoiseen avaruusalukseenhan voitaisiin saada keinotekoinen painovoima pyörittämällä sitä akselinsa ympäri.

Mutta mitä tapahtuu jos ko. aluksessa hyppää ylöspäin. Putoaako samoille sijoilleen.

Sivut

Kommentit (71)

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704

Ei ihan niille sijoilleen, mutta jos se ei hirveän pieni ole, niin sinne päin kuitenkin.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1578
Heppu

Mutta mitä tapahtuu jos ko. aluksessa hyppää ylöspäin. Putoaako samoille sijoilleen.

Jos pyörivä sylinteri on niin iso, että hyppääjä pysyy aina kokonaan samalla puolella pyörimisakselia, niin miksi säteen suunnassa hyppäävän pitäisi pudota johonkin muualle kuin lähtöpaikkaansa?

Vanha jäärä

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Neutroni
Seuraa 
Viestejä36154
Vanha jäärä

Jos pyörivä sylinteri on niin iso, että hyppääjä pysyy aina kokonaan samalla puolella pyörimisakselia, niin miksi säteen suunnassa hyppäävän pitäisi pudota johonkin muualle kuin lähtöpaikkaansa?

Coriolisvoiman takia. Maapallollakaan ylöspäin (gravitaatiovektorin vastakkaiseen suuntaan) hyppäävä ei putoa samalle maankuoren kohdalle kuin mistä ponnistaa. Ihminen ei eroa huomaa, mutta vaikkapa tykinlaukauksen lentorataan sillä on suuri merkitys. "Voima" siis johtuu siitä, että pyörivä koordinaatisto poikkeaa inertiaalikoordinaatistosta.

Tuosta sylinterissä hyppimisestä oli joskus havainnollinen animaatio. Vaikka hyppääjän rata on inertiaalikoordinaatistossa suora viiva, sylinterin koordinaatistossa se voi tehdä hurjankin tuntuisia silmukoita sopivilla lähtöarvoilla.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1578
Neutroni

Coriolisvoiman takia. Maapallollakaan ylöspäin (gravitaatiovektorin vastakkaiseen suuntaan) hyppäävä ei putoa samalle maankuoren kohdalle kuin mistä ponnistaa. Ihminen ei eroa huomaa, mutta vaikkapa tykinlaukauksen lentorataan sillä on suuri merkitys.

Olen ymmärtänyt asian niin, että coriolisvoima esiintyy maapallolla vain silloin, kun liikkeen lähtö- ja tulopaikkojen etäisyyksillä maan pyörimisakselista on eroa, eli vaikuttava säde muuttuu. Näin tykinammuskin muuttaa suuntaansa pelkästään silloin, kun ammuksella on nopeuskomponentti myös pohjois-eteläsuunnassa. Suoraan länteen tai itään ammuttaessa coriolisvoiman vaikutus on olematon (aiheutuu vain lähtö- ja tulonopeuksien sekä -kulmien erosta).

Sylinterissä hyppelyssä edellä mainittu säteen muutos pätee säteensuuntaisen hypyn aikana, mutta ylösmenon aikana tapahtunut siirtymä palautuu ilmiön symmetrian vuoksi alastullessa.

Vanha jäärä

Vanha jäärä

Sylinterissä hyppelyssä edellä mainittu säteen muutos pätee säteensuuntaisen hypyn aikana, mutta ylösmenon aikana tapahtunut siirtymä palautuu ilmiön symmetrian vuoksi alastullessa.

Väärin. Hypyn aikana hyppääjä liikkuu suoraa rataa eikä siihen vaikuta keinotekoinen painovoima.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1578
Manasse

Väärin. Hypyn aikana hyppääjä liikkuu suoraa rataa eikä siihen vaikuta keinotekoinen painovoima.

En minä keinotekoisen painovoiman vaikutukseen ottanutkaan kantaa, vaan pyörivän systeemin säteensuuntaiseen nopeuteen, mikä näkyy liikkuvaa kappaletta poikkeuttavana coriolisvoimana.

Vanha jäärä

Vanha jäärä
Manasse

Väärin. Hypyn aikana hyppääjä liikkuu suoraa rataa eikä siihen vaikuta keinotekoinen painovoima.



En minä keinotekoisen painovoiman vaikutukseen ottanutkaan kantaa, vaan pyörivän systeemin säteensuuntaiseen nopeuteen, mikä näkyy liikkuvaa kappaletta poikkeuttavana coriolisvoimana.

Sotket käsitteitä. Selvitäpä itsellesi
1 Mikä on esimerkin Pyörivä systeemi?
2. Systeemin säteensuuntainen nopeus??
3. Mikä on liikkuva kappale ja mihin nähden liikkuva (koordinaatisto)?
4. Mitkä voimat siihen vaikuttavat?
Coriolisvoimaa ei ole olemassa. Se on näköharha, joka syntyy siitä,että inertiaalikoordinaatistossa suoraa rataa kulkevan kappaleen liikettä tarkkaillaan pyörivästä koordinaatistosta.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Vanha jäärä

Sylinterissä hyppelyssä edellä mainittu säteen muutos pätee säteensuuntaisen hypyn aikana, mutta ylösmenon aikana tapahtunut siirtymä palautuu ilmiön symmetrian vuoksi alastullessa.

Ei kai tuossa käsitteitä sekoitettu, vaikka joku niin arveli, mutta symmetriasta olen vähän eri mieltä, vaikka coriolisvoima on sinänsä symmetrinen meno-paluu suunnissa. Tilanne olisi symmetrinen, jos se sädettä vastaan kohtisuora siirtymä olisi suoraan riippuvainen siitä coriolisvoimasta. Ikään kuin liikkuisi siirapissa ja pysähtyisi heti voiman loputtua.

Tuossa kuitenkin siellä "yläkuolokohdassa" kappaleella on nopeutta kehän suuntaisesti, ja "alapäin tippuessa" se kehän suuntainen nopeus ei ole missään vaiheessa toiseen suuntaan, vaan ainoastaan kumoutuu, jolloin kappaleella on taas "maan pinnalle" palattuaan vain säteensuuntaista nopeutta.

Vai tuliko ajatusharha?

Edit: katsoin tuon Edun laittaman linkin. Näyttää tukevan päätelmääni.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

inertiaalikoordinaatistosta (vaikka paikallaan olevasta) katsoen hyppääjä etenee lieriön segmentin suuntaisesti. Lieriön sisäpinnan koordinaatistosta käsittääkseni näyttäisi vähän samalta kuin hyppäisi maan pinnalla jossain kulmassa eteen ja ylöspäin, laskeutuen etukenossa, ehkä jopa naamallensa.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1578
saru
inertiaalikoordinaatistosta (vaikka paikallaan olevasta) katsoen hyppääjä etenee lieriön segmentin suuntaisesti. Lieriön sisäpinnan koordinaatistosta käsittääkseni näyttäisi vähän samalta kuin hyppäisi maan pinnalla jossain kulmassa eteen ja ylöspäin, laskeutuen etukenossa, ehkä jopa naamallensa.

Voimien vaikutus riippuu täysin siitä, mikä on sylinterin säde ihmisen mittoihin verratuna ja hypätäänkö korkeutta vai pituutta sekä vielä hyppysuunta.

En nyt ehdi vastailla pitempään, mutta tässä eräs linkki asiaan:

http://www.physics.umanitoba.ca/~ens/16 ... apter5.pdf

Vanha jäärä

Vanha jäärä
saru
inertiaalikoordinaatistosta (vaikka paikallaan olevasta) katsoen hyppääjä etenee lieriön segmentin suuntaisesti. Lieriön sisäpinnan koordinaatistosta käsittääkseni näyttäisi vähän samalta kuin hyppäisi maan pinnalla jossain kulmassa eteen ja ylöspäin, laskeutuen etukenossa, ehkä jopa naamallensa.



Voimien vaikutus riippuu täysin siitä, mikä on sylinterin säde ihmisen mittoihin verratuna ja hypätäänkö korkeutta vai pituutta sekä vielä hyppysuunta.

En nyt ehdi vastailla pitempään, mutta tässä eräs linkki asiaan:

http://www.physics.umanitoba.ca/~ens/16 ... apter5.pdf

Aloitusviestissä kai oletettiin henkilön ponnistavan suoraan ylöspäin, eli sylinterin säteen suuntaisesti pyörivässä koordinaatistossa.

Kun hyppääjä irtoaa sylinterin sisäpinnasta, on hänellä sekä sylinterin säteen että tangentin suuntaista nopeutta (pyörimättömästä koordinaatistosta katsoen), joten hän väistämättä etenee jonkin segmentin suuntaisesti, sillä ilmalennon aikana ei häneen vaikuta voimia.

Jos oletetaan, että hän ei ponnistaessaan aiheuta itseensä myös momenttia, tulee hän väistämättä jonkin verran etukenossa alas, eikö?

Ja hänen irrottuaan alustastaan, on hyppääjän nopeuden itseisarvo (kun edelleen oletetaan sama hyppysuunta) väistämättä suurempi (taas pyörimättömässä koordinaatistossa), kuin lieriön kehänopeus, joten hän väistämättä "leikkaa" lieriön kehää aiemmin kuin ponnistuskohta ehtii tuohon leikkauspisteeseen --> hän siirtyy väistämättä kehällä hiukan eteenpäin.

Saatan olla väärässäkin, korjatkaa toki.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
saru

Jos oletetaan, että hän ei ponnistaessaan aiheuta itseensä myös momenttia, tulee hän väistämättä jonkin verran etukenossa alas, eikö?

Näin minäkin uskoisin.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1578
saru

Saatan olla väärässäkin, korjatkaa toki.

Oikeassa olet, mutta siirtymät ja kulmanmuutokset niissä kokoluokissa, joita avaruusasemille kaavaillaan, lienevät aistihavaintojen ulottumattomissa.

Tietysti jos on kyseessä pieni lieriö ja etenkin jos käytetään vain murto-osaa normaalista painovoimasta, niin ilmiöt tulevat selvemmin esille.

Muutamissa lähteissä oli maininta siitä, että jotkut ihmiset kokevat tuollaiset pyörivän ympäristön corioliskiihtyvyydet ikävänä. Itselläni ei ole kokemusta corioliskiihtyvyyksistä muussa kuin huvipuiston pyörivissä härveleissä, joissa se kyllä tuntuu epämukavalta. Tosin niissä kiihtyvyydet ovat varmaan aivan eri suuruutta kuin noilla kaavailluilla avaruusasemilla.

Vanha jäärä

David
Seuraa 
Viestejä8877
Raketti
Miksi hyppääjä tulisi lainkaan alas? Eikö hyppääminen väistämättä kumoa hyppääjään kohdistuvat voimat?

Voimat kyllä, mutta nopeudet sekä kiertymän, että kehänopeuden osalta säilyvät. Hyppääjän ponnistaessa syntyy lisäksi hitausvoima, joka pyrkii säilyttämään vartalon linjan samana eli ponnistuslinja menee ohi keskiön, josta seuraa pieni etunoja "alas" tullessa. Käytännössähän hyppääjä ei putoa alas vaan osuu kehälle tiettyyn kohtaan sen kehän kulkiessa kaarevaa rataa, kun hyppääjä taas jatkaa matkaansa kohtisuoraan eteenpäin samalla
pyörien. Tietysti, jos pyörimisliike on liian hidasta poniistusvoimaan nähden, niin silloin osutaankin esim. vastapuolella olevaan seinämään tms..

Ja ratahan on sylinterin sisäpinnalta katsottuna aina jonkin ellipsin kaaren muotoinen siten että hyppääjä etenee pinnasta irrotessaan ja sille palatessaan kohtisuorassa pintaa vastaan eli säteen suuntaisesti (kun ponnistetaan siis täsmälleen kohtisuorassa alustaan nähden.)

H
Seuraa 
Viestejä2622

Tästä on väitelty ennenkin. No, lasketaan tällä kertaa miten käy. Sijoitetaan origo pyörimisakselille ja hypääjä ponnistaa ylöspäin kohdasta (0,-r). Silloin hänellä on nopeus ωr x-akselin suuntaa ja hypystä nopeus v y-akselin suuntaan. Siten hän liikkuu suuntaan v/ωr ponnistuskohdasta eli pitkin suoraa

y = -r + (v/ωr)x = -r + kx

Jonkin ajan kuluttua hän törmää sylinterin pintaan eli liikesuora ja ympyrä leikkaavat.

x^2 + (-r + kx)^2 = r^2 => x1 = 2rk/(1 + k^2)

Leikkauspiste vastaa kulman a kiertymää

x1/r = sin(a) => a = arcsin(x1/r) = arcsin(2k/(1 + k^2))

joten sylinterin kaarta pitkin hyppääjä on kulkenut matkan

s1 = r*arcsin(2k/(1 + k^2))

Ponnistus kohta taas on kulkenut kaarta pitkin kehä nopeudella ωr eli matkan x1. Siten hyppääjä laskeutuu matkan

s = r*(arcsin(2k/(1 + k^2)) - 2k/(1 + k^2))

päähän ponnistuskohdasta. Vähän arvoja:

v/ωr...s/r
0.01...0.0000013
0.05...0.00017
0.1....0.0013
0.5....0.127
1.......0.571

Vastaus alkuperäiseen kysymykseen: Hyppääjä ei putoa takaisin samaan kohtaan.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Suosituimmat