Würden Sie in der Lage sein, von einer reibungsfreien Oberfläche abzuheben?

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):

  • Sie dürfen auch keine Feststoffe ausscheiden...
  • Nehmen wir an, Sie befinden sich in einem Vakuum
Die Verwendung von Flüssigkeiten oder Gasen ist verboten, aber was ist mit Feststoffen?
@DBPriGuy Guter Punkt, nehmen wir an, dass nichts aus Ihrem Körper herauskommen (oder davon abgehen darf, wie beim Entfernen eines Körperteils).
@ErikM: Was ist mit dem Bewegen von Luft mit den Händen?
Ich weiß nichts über den Ruf davon, aber das könnte relevant sein: science20.com/hammock_physicist/swimming_through_empty_space
@akhmeteli Nehmen wir an, Sie befinden sich auch in einem Vakuum!
Sie sind also nackt, in einem Vakuum und dürfen nichts ausstoßen - noch (nehme ich an) um Hilfe rufen. Versuchen Sie, eine Lösung zu finden, oder versuchen Sie, eine Situation zu finden, aus der Sie unmöglich herauskommen können?

Antworten (5)

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. 1 4 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.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Angenommen, die Scheibe hat Breite 2 R und Tiefe 2 A und dass deine Füße sind 2 R auseinander, wenn Sie mit einem Fuß springen. Sie und die Scheibe haben Massen M Und M . 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 ICH was dazu führt, dass sich Ihr CM mit Geschwindigkeit wegbewegt v 1 und der CM der Scheibe, um sich mit Geschwindigkeit zu entfernen v 2 , Wo
ICH = M v 1 = M v 2 .
Die Scheibe erlangt Winkelgeschwindigkeit ω 2 = R ICH J j Wo J j = M 12 ( 3 R 2 + A 2 ) 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 T dass du dich aus der Ferne bewegst A über P bis Y. Also
T = P X v 2 = P Y A v 1 .
Inzwischen hat sich die Scheibe um einen Winkel gedreht ω 2 T = 1 2 π A Wo bräunen A = A R . Wir haben auch P X + P Y = X Y Wo X Y 2 = R 2 + A 2 .

Das Kombinieren aller Gleichungen führt möglicherweise nicht zu einer einfachen Formel für den Impuls ICH = M v 1 ; Eine numerische Lösung kann erforderlich sein, insbesondere wenn Ihre endliche Größe berücksichtigt wird.

Wenn die Scheibe sehr dünn ist ( A R ) dann Winkel A = 0 und Distanz X Y = R . Das Erreichen des Randes der Scheibe hängt nicht von der Größe des Impulses ab, sondern nur von seiner Entfernung R aus dem CM der Festplatte:
R R = 1 8 π ( M M + 1 ) .
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.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich folgen kann. Die Scheibe würde sich (horizontal) relativ zur Person bewegen, wenn sie springt?
@Erik M Zu der Zeit sagte Ihre Frage, gehen Sie von der Oberfläche ab.
Ja, tut mir leid, ich habe festgestellt, dass das mehrdeutig war (Entschuldigung für die Änderung der Bedeutung).
Die Frage zum Zeitpunkt des Postens führte zu keiner Kritik oder Klärung, und meine Antwort beantwortete diese Frage angemessen. Soll ich mit den Überarbeitungen der Frage Schritt halten und meine Antwort ständig überarbeiten, um sie widerzuspiegeln?

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.

Ich denke, die Physik, die Sie verwenden, ist fehlerhaft. Die Bewegung Ihrer Hand würde dazu führen, dass sich Ihr Körper in die entgegengesetzte Richtung bewegt, was der Erhaltung des linearen Impulses entspricht, aber sobald Ihr Arm vollständig ausgestreckt ist, wird Ihre Hand langsamer, und sowohl Ihr Körper als auch Ihre Hand kommen wieder zur Ruhe relativ zueinander und zur Scheibe, was diese Taktik für die Flucht unbrauchbar macht.
Sie erwähnen auch chemische Reaktionen und EM-Energie. Die einzige mögliche Erklärung, die ich mir vorstellen kann, auf die Sie anspielen könnten, ist der Strahlungsdruck von der Oberfläche Ihrer Haut. Das Problem bei dieser Hypothese besteht darin, dass diese Strahlungsemission im Wesentlichen isotrop ist. Verschiedene Regionen des Körpers könnten einen größeren Fluss von EM-Strahlung (fast ausschließlich Infrarot) abgeben, aber sie würde immer noch im Wesentlichen gleichmäßig in alle Richtungen emittiert, sodass keine Nettokraft auf Sie einwirken würde.
@UniqueWorldline Einmal in Bewegung gesetzt, da das Flugzeug reibungsfrei ist, landen Sie über dem Rand der Scheibe. Es gibt einen Ausbruch chemischer Reaktion, wenn eine Bewegung aufgebaut wird, und die Strahlung muss gerichtet sein, Infrarot-Photonen, die in einem Bündel hinterlassen werden. Ich akzeptiere den Einwand, dass der größte Teil der Impulserhaltung vom Rest des Körpers in die entgegengesetzte Richtung aufgenommen wird, aber selbst eine kleine Menge an gerichteter Strahlung, da keine Reibung vorhanden ist, sollte zum Gleiten der Scheibe ausreichen.