Stellen Sie sich vor, Sie stehen (nackt) in der Mitte einer ebenen Kreisscheibe (mit einem Radius von beispielsweise 3 Metern), die völlig reibungsfrei ist.
Wäre man in der Lage, den Rand der Scheibe zu erreichen, ohne Luft zu blasen oder irgendeine andere Art von Luft (oder Flüssigkeiten) auszuscheiden?
Zusätzliche Annahmen (aus den Kommentaren):
Erweiterung des Vorschlags von @LastStar007 :
Ich nehme an, dass Sie und die Scheibe mit einer sehr schwachen Anziehungskraft im Weltraum schweben.
Du stehst über der Mitte der Scheibe, so dass ein Sprung an dieser Stelle dich nicht an den Rand der Scheibe bringt. Relativ zu Ihnen bewegt sich die Scheibe weg und bleibt parallel zu ihrer ursprünglichen Richtung. Sie müssen einen Impuls erzeugen, der auch die Scheibe zum Drehen bringt.
Schieben Sie also zuerst Ihre Füße auseinander, gehen Sie in die Hocke, um Ihre Muskeln anzuspannen, und springen Sie dann, indem Sie nur mit einem Fuß drücken. Das Ergebnis sollte sein, dass sich die Scheibe um ihr CM dreht, während sich das CM auch von Ihnen wegbewegt. Wenn Sie den entsprechenden Impuls geben, macht die Scheibe ca. Drehung in der Zeit, in der sich sein CM um einen Radius von Ihnen wegbewegt. Dann kollidiert die Scheibe mit Ihnen am Rand.
Der erforderliche Impuls hängt von der Masse, dem Radius und der Tiefe der Scheibe, Ihrer Masse und dem Abstand Ihrer Füße ab.
Angenommen, die Scheibe hat Breite und Tiefe und dass deine Füße sind auseinander, wenn Sie mit einem Fuß springen. Sie und die Scheibe haben Massen Und . Abgesehen davon, dass Sie Ihre Füße weit spreizen können, gehe ich davon aus, dass Sie eine vernachlässigbare Größe haben und dass sich Ihr CM anfangs nahe an der Oberfläche der Scheibe befindet.
Ihr Sprung wendet Impuls an
was dazu führt, dass sich Ihr CM mit Geschwindigkeit wegbewegt
und der CM der Scheibe, um sich mit Geschwindigkeit zu entfernen
, Wo
.
Die Scheibe erlangt Winkelgeschwindigkeit
Wo
ist das Trägheitsmoment der Scheibe (=Zylinder) um eine Achse durch einen zentralen Durchmesser . Sie erhalten auch eine Drehung, aber ich werde dies ignorieren. Wenn Sie möchten, können Sie die Berechnung anpassen, um Ihre endliche Größe zu berücksichtigen. Wenn Ihre Abmessungen mit der Scheibe vergleichbar sind, wirkt sich dies auf den Winkel aus, um den sich die Scheibe gedreht hat, wenn sie mit Ihnen kollidiert.
Im rechten Diagramm bewegt sich das CM der Scheibe in der gleichen Zeit von P nach X
dass du dich aus der Ferne bewegst
über P bis Y. Also
.
Inzwischen hat sich die Scheibe um einen Winkel gedreht
Wo
. Wir haben auch
Wo
.
Das Kombinieren aller Gleichungen führt möglicherweise nicht zu einer einfachen Formel für den Impuls ; Eine numerische Lösung kann erforderlich sein, insbesondere wenn Ihre endliche Größe berücksichtigt wird.
Wenn die Scheibe sehr dünn ist
dann Winkel
und Distanz
. Das Erreichen des Randes der Scheibe hängt nicht von der Größe des Impulses ab, sondern nur von seiner Entfernung
aus dem CM der Festplatte:
.
Abhängig von der relativen Masse von Ihnen und der Scheibe und dem Abstand, den Sie Ihre Füße im Vergleich zum Durchmesser der Scheibe spreizen können, ist es möglicherweise nicht möglich, Ihre Füße weit genug zu spreizen, um den Rand der Scheibe zu erreichen, wenn Sie hochspringen.
Grundsätzlich können Sie den Strahlungsdruck des Sonnenlichts (oder einer anderen externen Lichtquelle) verwenden.
Ein 2003 veröffentlichtes Papier zeigte, dass in einem Gravitationsbohrloch * (unter der Annahme, dass GR gilt):
...die Verschiebung im Raum kann einfach durch zyklische Formänderungen eines Körpers erreicht werden, ohne Schub oder äußere Kräfte.
Somit kann eine Translation in einem Vakuum durch zyklische Körperbewegungsänderungen erreicht werden. So kann unsere arme opferwillige Testperson mit genau den richtigen Bewegungen diesem interessanten Experiment der reibungslosen Todesfalle entkommen .
* Ich spezifiziere einen Gravitationsbrunnen nur um zu betonen, dass dies nur in gekrümmter Raumzeit funktioniert.
Du springst. Die Scheibe gravitiert immer noch.
Wenn Sie eine Hand bewegen, wird Sie die Impulserhaltung an den Rand schieben (keine Reibung, sagten Sie). Der Impuls kommt von den chemischen Reaktionen, die die Bewegung in der Hand induzieren, letztendlich von ausgestrahlter elektromagnetischer Energie.
DBPriGuy
Erik M
Achmeteli
DBPriGuy
Erik M
Sammy Rennmaus