Если бы космический корабль постоянно ускорялся, его космонавты постоянно чувствовали бы движение вперед?

Я знаю, что если бы космический корабль вдруг начал двигаться очень быстро, его астронавты отлетели бы к задней стенке и могли бы пораниться. Если космический корабль вдруг остановится, они тоже полетят к передней стене.

Предположим, что космический корабль может ускоряться с постоянной скоростью, например:

Time    | Speed
------------------
1:00 pm | stopped
1:10 pm | 100 Kph
1:20 pm | 200 Kph
1:30 pm | 300 Kph
  • Поскольку космический корабль ускоряется с постоянной скоростью, будут ли астронавты постоянно ощущать поступательное движение корабля на протяжении всего путешествия?
  • Почувствуют ли астронавты, что движение становится все быстрее и быстрее?
  • Если бы космический корабль продолжал разгоняться таким образом в течение многих часов, не пострадали бы астронавты от такой огромной скорости?

Ответы (5)

Предположим, что космический корабль постоянно ускоряется с ускорением в 1 g, на что это похоже? Что ж, Эйнштейн дал нам ответ на этот вопрос: это было бы точно так же, как если бы вы стояли на поверхности Земли, где ускорение силы тяжести составляет 1g. Это (одно утверждение) принципа эквивалентности Эйнштейна . Если бы ускорение продолжалось в течение многих часов, это ничем не отличалось бы от пребывания на поверхности Земли в течение многих часов, что, конечно же, происходит со всеми нами.

Я постараюсь дать как можно более простой ответ на каждый из ваших трех вопросов.

  1. Астронавты всегда будут ощущать ускорение (но, как указал Муфрид, в данном случае оно незначительно и может быть даже не замечено)
  2. В космическом корабле невозможно почувствовать скорость. Астронавты на орбите движутся со скоростью 28 000 км/ч, но абсолютно ничего не чувствуют, даже находясь снаружи. Точно так же и внутри автомобиля вы не чувствуете скорости, только изменение скорости (т.е. ускорение - и обратите внимание, что ускорение может быть в любом направлении: вперед, назад, влево, вправо, вверх или вниз). Вы чувствуете скорость, только путешествуя по воздуху, когда вы чувствуете, как воздух тянет вас.
  3. Скорость вообще не причиняет никакого вреда, так как вы никогда не почувствуете ее эффектов.

Теперь пара оговорок.

Во-первых, если ваша скорость станет значительной долей скорости света, любые частицы (даже отдельные атомы или ядерные частицы), с которыми вы столкнетесь, пролетят сквозь космический корабль и астронавта. Если вы двигаетесь достаточно быстро, эти частицы превращаются в ядерное излучение, и это действительно может вам навредить.

Кроме того, даже теоретически невозможно увеличивать скорость на 100 км/ч каждые 10 минут. Вы никогда не сможете двигаться быстрее 300 000 км/с, даже если будете продолжать ускоряться вечно. Одна и та же сила будет давать вам все меньшее и меньшее ускорение по мере того, как вы движетесь быстрее. Это то, что Эйнштейн открыл в своей специальной теории относительности.

Интересно, будет ли объект (или астронавт) по-прежнему испытывать ту же нормальную силу/ускорение, когда «ускоряющийся» космический корабль приближается к скорости света.
Если вы продолжите прилагать все большие силы по мере того, как масса будет расти со скоростью, тогда да, астронавты почувствуют такое же ускорение. Если сила остается неизменной, то ускорение будет уменьшаться по мере увеличения массы.
@hdhondt То, что вы сказали, неверно. Если корабль движется под действием постоянной силы, космонавты будут ощущать постоянную силу. Сила не будет уменьшаться, когда корабль приближается к скорости света, даже если ускорение корабля замедляется с точки зрения стороннего наблюдателя . Внутри корабля астронавты ничего не заметят, когда их корабль приблизится к скорости света. Возрастающая сила не является необходимой для поддержания у астронавтов ощущения движения вперед.
"Астронавты на орбите движутся со скоростью 28000 км/с"... Думаю, ты имеешь в виду км/ч, лол
Спасибо, @Стивен. Я починил это. Хотелось бы, чтобы мы могли идти так быстро, хотя. Это, несомненно, улучшит время в пути до Марса!
@Mark HI сказал, что та же сила даст меньшее ускорение, то есть меньшее изменение скорости.
@hdhondt Инерционный наблюдатель за пределами космического корабля будет наблюдать, как космический корабль будет ускоряться медленнее от той же силы. Наблюдатель на космическом корабле будет наблюдать и чувствовать постоянное ускорение от постоянной силы.

Вы описываете постоянное ускорение, и это приведет к тому, что астронавты будут чувствовать постоянную силу в направлении движения, действующую на них со стороны космического корабля.

Это конкретное ускорение на самом деле довольно мало — около 0,005 г -- и в результате это может быть едва заметно , не говоря уже о том, чтобы быть опасным.

Общая скорость не имеет значения, и у астронавтов не было бы возможности непосредственно воспринимать свою скорость, но да, они постоянно ощущали бы ускорение. Эффект ускорения не будет накапливаться с течением времени, т. е. если оно не было вредным в какой-то момент времени, оно не будет вредным и позже. При этом игнорируются долгосрочные биологические эффекты, такие как перераспределение крови и т. д.

Вот удобная диаграмма НАСА о влиянии ускорения на человеческое тело с учетом продолжительности: history.nasa.gov/conghand/fig15d5.gif Обратите внимание, что продолжительность важна в краткосрочной перспективе: говорят, что вы можете выдержать 20 г в минуту (лежа). ), но не более нескольких минут. И технический отчет с подробным описанием физиологических эффектов: ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/…

Ситуация очень интересная. Приведенные ответы хороши, но хотелось бы посмотреть, что произойдет, если сила (ускорение) продолжит действовать, «толкая» космический корабль «бесконечно» долгое время.

Ускорение космического корабля «вперед» было бы эквивалентно гравитационному полю, действующему назад. Это соответствует принципу эквивалентности и закону инерции. Если бы ускорение было г "=" 9,8 м с − 2 космонавты чувствовали бы себя так, как если бы они были в своей комнате, в своем доме, здесь, на земле.

Пока поддерживается ускорение, астронавты будут иметь этот опыт, и скорость космического корабля будет постоянно увеличиваться. Но я не думаю, что это будет без последствий. Я говорю это потому, что масса космического корабля будет увеличиваться, увеличивая его инерцию. Если предположить, что мощность (сила) останется неизменной, тогда космический корабль будет стремиться к скорости света, но никогда не достигнет ее. Это потому, что его ускорение будет уменьшаться до точки, где оно станет равным нулю, что произойдет, когда скорость космического корабля достигнет скорости света. Это напоминает ситуацию с конечной скоростью объекта, падающего в воздухе, но физика другая. Могут иметь место и другие, более интересные эффекты.

В специальной теории относительности наблюдатель может равномерно ускоряться со своей точки зрения в течение неопределенного периода времени (движение описывает гиперболу в пространстве-времени, асимптотическую к световому конусу). Человек, подвергающийся ускорению, не замечает никаких изменений с течением времени. Все упомянутые вами эффекты релятивистского замедления и замедления времени и т. д. видны в инерциальной системе отсчета, смотрящей на ускоряющийся корабль.
@Michael Brown Это правильно, Майкл, движение имеет смысл по отношению к системе отсчета. Я не делал подробного описания того, как будут себя чувствовать астронавты. У других респондентов есть, и хорошо, что вы тоже об этом упомянули.
Если бы космический корабль постоянно ускорялся, его космонавты постоянно чувствовали бы движение вперед?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v