Würde die Schwingung eines Pendels in einem O'Neill-Zylinder irgendwelche bemerkenswerten Eigenschaften haben?

Objekte in einem O'Neill-Zylinder würden den Zentrifugaleffekt spüren, gegeben durch: F = M ω 2 R , und der Coriolis-Effekt, gegeben durch: F = D ( M v ) / D T , sowie Luftreibung durch Luft unter den gleichen Effekten.

An den beiden Extremen der Schwingung wäre das Pendel (zumindest geringfügig) näher an der Mitte der Zylinderachse und würde daher weniger "Schwerkraft" durch den Zentrifugaleffekt erfahren. / Sofern nicht senkrecht zur Drehrichtung, würde das Pendel in einer Richtung der Schwingung gegen den Coriolis-Effekt gehen und von ihm in der Rückrichtung unterstützt werden.

Was wären, in Laiensprache ausgedrückt , die beobachteten Ergebnisse dieser widersprüchlichen Kräfte bei einem schwingenden Pendel?

Antworten (1)

Nicht wahrnehmbar.

Auf der Erde ist die Schwerkraft auch an den äußersten Enden einer Pendelschwingung etwas schwächer, weil sie weiter vom Erdmittelpunkt entfernt ist. Aber es stellt sich heraus, dass die Abweichung klein genug ist, dass rein geometrische Effekte die Näherung des harmonischen Oszillators für große Schwenkwinkel ungültig machen, lange bevor die Schwerkraft ein Problem wird.

Der ganze Sinn eines O'Neill-Zylinders besteht darin, groß genug zu sein, damit sich die Schwerkraft für Menschen normal anfühlt. Während der Abfall der scheinbaren Schwerkraft mit der Höhe auf einem O'Neill-Zylinder einer anderen Gleichung folgt als die Schwerkraft auf der Erde, macht dies innerhalb des Winkelbereichs, für den sich Pendel ungefähr harmonisch verhalten, keinen beobachtbaren Unterschied. Bei großen Winkeln wird es wackelig und unregelmäßig, auf eine Weise, die sich chaotisch von dem unterscheidet, wie sie auf der Erde sein würden ... aber sie ist chaotisch anders als auf der Erde, sodass kein menschlicher Beobachter in der Lage wäre, die Unterschiede auszumachen .

Inzwischen beträgt die Tangentialgeschwindigkeit an der Innenfläche eines O'Neill-Zylinders knapp über 195 m/s. Ihr Pendel bewegt sich mit keinem signifikanten Bruchteil dieser Geschwindigkeit, sodass der Unterschied in der effektiven Schwerkraft beim Vorschwung gegenüber dem Rückschwung ebenfalls unter der Fehlergrenze für jeden menschlichen Beobachter liegt.

Ich bezweifle, dass es keine spürbaren Änderungen geben wird. Die Erhaltung des Trägheitsimpulses - Foucault-Pendel. Liegt die Schwingungsebene auf dem „Äquator“ (normal zur Zylinderachse), passiert nichts. Wenn es sich in einem anderen Winkel befindet, wird das Pendel notwendigerweise präzedieren.
Rotationsrate: 2,6 Grad/Sekunde = 38 volle Umdrehungen/Stunden – die Präzession wird auf einer Zeitskala von weniger als einer Minute wahrnehmbar/deutlich sein. Darüber hinaus weist dieselbe Quelle darauf hin, dass die Coriolis-Kraft stark genug ist, um bei manchen Menschen Reisekrankheit zu verursachen – wenn das Innenohr empfindlich genug ist, um ungewöhnliche Effekte zu erkennen, werden sie bei einem längeren Pendel absolut wahrnehmbar sein. Sei es nur aus diesen Gründen, das "Nicht auffällig." Antwort ist falsch.
@AdrianColomitchi Ein Foucault-Pendel präzediert nicht am Äquator. Und in einem O'Neill-Zylinder ist die gesamte Innenfläche der Äquator. Die Schwerkraft steht immer senkrecht zur Rotationsachse.
Die beiden sind nicht gleichwertig. Ein Grenzfall, um Ihnen zu helfen, Unterschiede zu erkennen: Stellen Sie Ihren Pendelaufhängungspunkt auf die Zylinderachse - wie lang ist die Periode kleiner Schwingungen und warum ist sie anders als im Fall der Erde?
@AdrianColomitchi Das hängt von der Schwingungsebene ab. Aber weit entfernt von der Achse spielt das keine Rolle mehr, da das Gravitationsfeld in guter Näherung konstant ist. Das gleiche gilt auf der Erde – theoretisch sollte sich ein Pendel, das entlang des Äquators schwingt, anders verhalten als eines, das senkrecht zum Äquator schwingt, aber in der Praxis tut es das nicht, weil die Effektstärken viel zu klein sind.
Überprüfen Sie dann, ob die gleiche "kleine" Bedingung auch für den Zylinder gilt. Sie haben einen Erdradius von 6,357e6m, ein Foucault-Pendel von 67m und eine vertikale Schwingungsamplitude von wahrscheinlich 25-50mm. Damit die gleiche Annäherung im O'Neill-Zylinder (Radius von 8 km) möglich ist, müssen Sie ein Foucault-Pendel von 8 cm und eine Schwingungsamplitude von 63 erhalten μ M Kaum ein Experiment, das Wahrnehmung einbeziehen kann.
@AdrianColomitchi Die Abweichungen müssen nicht so lächerlich klein sein wie auf der Erde, um immer noch klein genug zu sein, um sich nicht darum zu kümmern.
O'Neill cyclinder/Künstliche Schwerkraft "Menschen könnten jedoch Spinward- und Antispinward-Richtungen erkennen, indem sie ihre Köpfe drehen, und alle fallen gelassenen Gegenstände scheinen um einige Zentimeter abgelenkt zu werden." Ich nenne "nur den Kopf drehen, um die Drehrichtung zu erkennen" etwas definitiv Auffälliges. Ich entschuldige mich, aber bis Sie mit einigen Formeln kommen, die zeigen, welche Größenordnung erforderlich ist, damit die Auswirkungen "spürbar" werden, werde ich von Ihrer gegenteiligen Behauptung nicht überzeugt sein.
Würde die Schwingung eines Pendels in einem O'Neill-Zylinder irgendwelche bemerkenswerten Eigenschaften haben?
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