Können Menschen die Rotation der Erde kontrollieren?

Ich bin ein Schüler der 12. Klasse und dieser Gedanke kam mir aus dem Nichts.

Stellen Sie sich eine Situation vor, in der sich jeder Mensch auf diesem Planeten nach Westen wendet. Alle von ihnen beginnen gleichzeitig in westlicher Richtung zu laufen (exakt westlich, dh antiparallel zur Erdrotation und keiner ihrer Wege kreuzt sich).

Wenn sich die Erde von Westen nach Osten dreht, würde diese Aktivität die Rotationsgeschwindigkeit der Erde erhöhen?

(Aufgrund der Bewegung von fast einer Milliarde Menschen wirkt auf die Erde eine Reibungskraft, die ein ausreichendes Drehmoment erzeugen sollte, um die Winkelgeschwindigkeit der Erde zu erhöhen.)

ps Wenn die Größe der Reibungskraft nicht ausreicht, um die Erde zu drehen, dann nehmen Sie an, dass jede Person mehr als 100 kg wiegt.

Und wenn es passiert, würde die Erde mit nur erhöhter Winkelgeschwindigkeit um die Achse in derselben Umlaufbahn um die Sonne bleiben? (oder würde sich dadurch auch der Weg um die Sonne ändern?)

Ich würde mich sehr über eine einfache Lösung freuen, da ich immer noch in der 12. Klasse bin.

Denken Sie besser in Bezug auf die Erhaltung des Drehimpulses darüber nach.
Ähnliche Fragen zwischen Mensch und Erde: Physics.stackexchange.com/q/70732/2451 , Physics.StackExchange.com /q/56245/2451 , Physics.StackExchange.com /q/137724/2451 und Links darin.
Das Problem ist, wenn alle weiter nach Westen gehen, werden die meisten von uns irgendwann in den Ozean gehen und was dann? Weiter nach Westen schwimmen? Wenn wir theoretisch einen großen Zug bauen, der die Erde umkreist und ihn die ganze Zeit fährt, könnte das sehr, sehr langsam die Erdrotation beeinflussen, aber es wäre eine sehr langsame Änderung.
Wir können unseren Weg um die Sonne überhaupt nicht ändern . Zumindest nicht, ohne dass etwas Masse unsere Erde verlässt. Impulsumwandlung bedeutet, dass, was auch immer wir auf der Erde tun, der Schwerpunkt von Mensch und Erde sich immer auf demselben Weg bewegt.

Antworten (3)

Die Reibung durch eine einzelne Person würde in der Größenordnung von ~ 100 N liegen. Derzeit leben 7,2 Milliarden Menschen auf der Erde. Ich glaube nicht, dass dies die Rotation um die Sonne beeinflussen wird, aber sicherlich wird es die Rotation der Erde um ihre eigene Achse beeinflussen.

Ich habe diesen Effekt auf der Rückseite des Umschlags berechnet. Unter der Annahme einer sehr nicht so realistischen Annahme, dass alle Menschen gleichzeitig entlang des Äquators marschieren werden , können wir eine Obergrenze für das gesamte externe Drehmoment berechnen, das der Erdrotation entgegenwirkt . Die Winkelbeschleunigung aufgrund eines solchen Marsches wird so gering sein , dass es etwas in der Größenordnung von 100.000.000 Jahren dauern wird , bis alle Menschen ohne Halt marschiert sind , um schließlich in der Lage zu sein, die Rotation zum Stillstand zu bringen . Und offensichtlich kann das niemand so lange tun. Wir sind also sicher.

Aber dann denken Sie darüber nach. Jeden Tag gehen 7,2 Milliarden Menschen auf der Erde in keine bestimmte Richtung. Aber da Menschen die Fähigkeit haben zu denken und sich zu bewegen, können wir nicht davon ausgehen, dass ihr Nettoreibungsmoment auf der Erde Null ist (wie wir annehmen, dass die Durchschnittsgeschwindigkeit in idealen Gasen O ist, die sich in alle Richtungen bewegen). Es sollte jeden Tag ein resultierendes Nettodrehmoment geben, und daher sollte die Rotation der Erde jeden Tag anders sein (jeden Tag). GIBT es eine äußere Kraft, um die Erde in der richtigen Geschwindigkeit zu drehen?
@ AV 198, bitte lesen Sie die Frage sorgfältig durch.
Aufgrund der astronomischen Größenordnung der Erdmasse ( 5,97 × 10 24 k G ) und Trägheitsmoment ( 8 × 10 37 k G ⋅ M 2 ), das bloß 7.2 × 10 11 N würde seine Drehung nicht merklich beeinflussen. Somit wäre dies doch keine so riskante "Zwangslage".
@Benjamin Ich bin derjenige, der die Frage gestellt hat. Aber dann hast du auch meine zweite Frage beantwortet, die ich in meinem Kommentar gestellt habe. Ich sprach über das normale Leben auf der Erde, wo die Menschen nicht einfach weiter nach Westen gehen, sondern in alle Richtungen. Dies würde jedoch nach Ihren Berechnungen nur geringe Auswirkungen auf die Rotation haben. Danke für die Beantwortung meiner Fragen : D
@ AV198: Das resultierende Reibungsmoment aufgrund von 7,2 Milliarden Menschen, die in zufällige Richtungen gehen, wird viel geringer sein, als wenn sie in die gleiche Richtung gehen würden. Es wird ungefähr um einen Faktor weniger sein 7.2 B ich l l ich Ö N = 85000 ca.
@Benjamin: Sie scheinen zu glauben, die Erde würde weiter beschleunigen, wenn die Menschen weitergehen. Stimmt nicht, denke ich. Es würde nur beschleunigen, wenn sie vom Stillstand auf die normale Gehgeschwindigkeit beschleunigten, sagen wir 4 km/h. Während sie mit konstanter Geschwindigkeit weitergehen, wird es keine Wirkung geben, bis sie aufhören zu gehen, wenn die Rotationsgeschwindigkeit auf den Anfangswert zurückkehren würde. Um weiterhin eine konstante Kraft von 100 N aufzubringen, müssten sie sich selbst weiter beschleunigen. Aber sie würden bald die maximale Geschwindigkeit erreichen, der ihre Muskeln und Knochen standhalten könnten.
@sammy gerbil, vereinfachen wir das Gedankenexperiment, indem wir nur an eine Person denken, die mit konstanter Geschwindigkeit auf der Erde läuft. Machen wir uns nicht einmal Sorgen um die Erde selbst im großen Maßstab. Was bewirkt schließlich, dass der Mensch gehen kann? Die Haftreibung zwischen Erde und Mensch. Ohne diese Haftreibung (die nach Newtons drittem Gesetz als Ergebnis des Stoßes der Person gegen die Erde nach vorne zeigt) können wir nicht mehr im wörtlichen Sinne gehen. Nun, wenn Sie diese Tatsache akzeptieren (dass es Reibung gibt, selbst wenn der Gang eine konstante Geschwindigkeit hat), sehen Sie den Punkt.
Eine solche konstante Reibungskraft, die während der gesamten Zeit während des Spaziergangs vorhanden ist (auch wenn es sich um eine gleichmäßige Geschwindigkeit handelt), verursacht also das konstante Drehmoment, das auf die Erde ausgeübt wurde, und jedes konstante Drehmoment würde sich in eine konstante Winkelbeschleunigung gemäß Newtons zweitem Gesetz umsetzen . Während der gesamten Zeit des Sumpfes wird also eine konstante Beschleunigung auf die Erde ausgeübt. Diese Gegenbeschleunigung wird nur dann eliminiert, wenn alle gehenden Personen gleichzeitig entscheiden, mit dem Gehen aufzuhören. Also ja! die Nicht-Null-Beschleunigung wird die ganze Zeit da sein, solange das Gehen geübt wird.
@Benjamin: Das Drehmoment ist nicht immer da. Wenn die Vorwärtsreibungskraft die ganze Zeit da wäre, würden die Menschen auch relativ zur Erdoberfläche (F=ma) beschleunigen. Die Relativgeschwindigkeit würde kontinuierlich zunehmen. Dies kann nicht aufrechterhalten werden: Die menschliche Höchstgeschwindigkeit beträgt etwa 35 km/h. Stattdessen gibt es auch eine nach hinten gerichtete Reibungskraft, wenn der Fuß nach unten kommt. Wenn die Person mit konstanter Geschwindigkeit geht, heben sich die Vorwärts- und Rückwärtsreibungskräfte über einen vollständigen Schritt auf. Das Drehmoment ist nur vorhanden, wenn die Geher von Ruhe auf Gehgeschwindigkeit beschleunigen. Wenn sie „kreuzen“, verschwindet es.
Solange die Menschen nicht ALLE synchron marschieren, gibt es immer eine Reibungskraft. Aber ob es in einem Zyklus im Durchschnitt von einer Person zu einer Annullierung kommt oder nicht, ist umstritten, aber die gleichzeitige Nettokraft wird zu keinem Zeitpunkt null sein. Ich glaube, die Meinungsverschiedenheit liegt in dem Bild, das wir haben. Es scheint, dass wir zwei verschiedene Definitionen für Gehen haben. Da Milliarden von Menschen zusammen gehen, aber nicht synchron, glaube ich, dass die Netto-Haftreibungskraft im Durchschnitt rückwärts und ungleich Null ist. Aber ich verstehe deine Punkte. Mal sehen, was andere Leute darüber denken

Kurz gesagt, meine Antwort ist ja.

Wenn Menschen beginnen, aus der Ruhe in westliche Richtung zu gehen, werden sie die Rotationsgeschwindigkeit der Erde um ihre Achse aufgrund der Erhaltung des Drehimpulses erhöhen, obwohl diese Zunahme sehr gering sein wird (ca 10 − 14 M / S ), da die Masse der Erde viel viel größer ist als die aller Menschen zusammengenommen, und dieser Schub wird enden, wenn die Menschen anhalten oder wenn ihre Bewegung zufällig wird.

Allerdings kann dieses Gehen den Umlauf der Erde um die Sonne nicht beeinflussen, wenn die Menschen gleichmäßig über die Erde verteilt wären.

Ja, es würde die Rotation und Umlaufbahn der Erde beeinflussen, aber nicht in irgendeiner nachweisbaren Menge.

Eine sehr ähnliche Frage wurde von Randall Munroe von xkcd untersucht. Er bezieht sich auf diesen ScienceBlog- Artikel, der den Nettoeffekt berechnet, wenn alle auf der Erde gleichzeitig springen.

Jede Aktion auf der Erde verursacht eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion, jedoch ist die Masse der Erde im Vergleich zur Masse aller Menschen darauf so groß, dass die Reaktion vernachlässigbar wäre. Der Artikel schätzt die Rückstoßgeschwindigkeit der Erde auf 10 − 13 M / S . Das ist etwa 10.000-mal langsamer als die Geschwindigkeit, mit der Fingernägel wachsen.

Können Menschen die Rotation der Erde kontrollieren?
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