Pitanje:
Hoće li kolonisti na Marsu imati pojačanu fizičku pokretljivost u odnosu na Zemljinu normalnu okolinu?
James Jenkins
2013-08-01 03:56:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Princeza s Marsa (1912.) Edgara Ricea Burroughsa u III. poglavlju opisuje ovaj "nadljudski skok" junaka Johna Cartera:

Moj napor okrunjen je uspjehom koji me zaprepastio ni manje ni više nego što se činilo da je iznenadio marsovske ratnike, jer me odnio u visinu od trideset metara i spustio me na stotine metara od mojih progonitelja i na suprotnoj strani ograde.

Roman je napisan u vrijeme dok je još uvijek postojala mogućnost disanja zraka na Marsu; znanje o manjoj gravitaciji Marsa iznjedrilo je takve pretpostavke.

Hoće li ljudi sa Zemlje doista imati sposobnost skoka 30 metara visine i spuštanja 100 metara dalje na Mars?

Ovo je čudno pitanje. Prema definicijama, ljudi nikada ne mogu imati nadljudske sposobnosti. Predlažem da preformulirate svoje pitanje i pitate koliko bi se visoko i daleko moglo doći na Mars s jednakim fizičkim naporom kao na Zemlji.
Čini se da je ovo pitanje možda bolje na burzi znanstvenih fantastika
Ovo je pitanje postavljeno i zatvoreno kad je stranica bila relativno nova. Vjerujem da je u mjeri; pitanje o interakciji čovjeka / okoline na planetu u našem Sunčevom sustavu. Glasanje za ponovno otvaranje
Dva odgovori:
#1
+17
TildalWave
2013-08-01 07:21:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pogledajmo prvo koje izračune imamo na Internetu, možda iz onoga što bi se moglo smatrati relativno pouzdanim izvorima:

Sveučilište u Arizoni - misija Phoenix Mars - Mars 101 :
Gravitacija na Marsu iznosi samo oko 38% Zemljine teže. Dakle, da ste na Zemlji imali 100 kilograma, na Marsu biste težili samo oko 38 kilograma. A ako uspijete skočiti jedan metar (3,3 metra) visoko na Zemlji, mogli biste skočiti 2,64 metra (gotovo 9 stopa) visoko na Mars . Niža gravitacija na Marsu mogla bi se pokazati korisnom za buduće astronaute jer bi im omogućila da lako hodaju po površini noseći velika svemirska odijela i noseći teške naprtnjače.

Ali stavimo ovu tvrdnju na test. Ne zato što ne vjerujemo njihovim izračunima, već zato što želimo razumjeti fiziku koja je uključena malo bolje nego što taj opis pruža. Mogli bismo pretpostaviti sljedeće;

Ako uspijete skočiti 1 m visoko u gravitaciji Zemlje (udaljenost između stopala i tla kad su noge istegnute u zrak), vaša početna brzina (ili linearni zamah) morala bi biti 4,43 m / s. To je konstanta koja se ne bi mijenjala bez obzira na gravitacijske uvjete u kojima skačete, jer je to sposobnost vašeg tijela da stvori trenutnu silu, u našem slučaju u okomitom smjeru potrebnom za skok, stvarajući impulsnu silu u suprotnom smjeru do gravitacijskog ubrzanja.

Govoreći drugačije, vaše noge ne mogu opružiti brže samo zato što je gravitacijsko ubrzanje koje radi na njima manje. Ne mogu, jer su vaši mišići i kosti sposobni proizvesti toliko snage u toliko vremena. Stvar u slučaju da, ako to nije bilo tako, astronauti na IIS-u mogu pomicati udove brzinama koje bi čak i usporene kamere teško snimale. A nije ni atmosferski tlak (otpor ili otpor zraka) puno vas usporavajući, barem u našem slučaju (a još manje na Marsu, s atmosferskom gustoćom jednakom gustoći koja se nalazi 35 km iznad Zemljine površine) , inače bi ti astronauti ISS-a jako živahno šutirali tijekom izvanvehikularne aktivnosti (EVA).

U redu, nadam se da sam pokazao dovoljno dobro da možemo smatrati ovih 4,43 m / s konstantnima. Dakle, uzmimo ovaj broj i gravitacijsko ubrzanje na Marsu (0,38 Zemljine) u vlastite izračune i dobit ćemo 2,633135 m za visinu našeg skoka i 2,3776 sekundi " u zraku". Uzimajući u obzir malu granicu pogreške i zaokruživanje krajnjih rezultata, izračuni na stranici Sveučilišta u Arizoni doista su točni.

Ali dokle biste mogli skočiti? Balistika nas uči da je najbolji kut za postizanje najvećeg dometa 45 °, ako ne moramo uzeti u obzir aerodinamiku. Budući da uopće ne moramo razmatrati aerodinamiku (naša su tijela slabo sposobna za plovidbu pri tako malim brzinama, a atmosfera na Marsu je u našem slučaju ionako krajnje zanemariva), ovo je zaista povoljno, jer na prethodne rezultate možemo primijeniti jednostavnu trigonometriju , gdje je duljina hipotenuze u pravom trokutu onih 2,633135 m od prije, kad smo skočili ravno gore. A znamo da je hipotenuza c 2 = sqrt (a 2 + b 2 ) , gdje a i b kraka jednake su duljine u pravokutnom trokutu s hipotenuzom pod kutom od 45 °. Malo osnovne aritmetike, a na kraju imamo izračunatu duljinu našeg "balistički najboljeg" raspona poskoka od 3,723815 m (plus onoliko koliko možete istegnuti noge i povucite se natrag pri slijetanju bez pada na leđa, što u osnovi sportaši rade sa svojim dugim skokovima). Ovo je naravno skok iz stacionarnog položaja ili poskok, a ne trčanjem prije skoka, dobivanjem vodoravnog zamaha.

Odakle citirani autor dobiva te brojeve, ipak je izvan mog znanja. Matematika ionako nije sve što zvuči; Ako primijenimo našu logiku hmelja od prije ( l = 2 (sqrt (c 2 / 2)) ) na one "30 ft visoke" , i ne pretpostavljajte da ljudima koji žive na Marsu vremenom rastu krila, dobit ćemo udaljenost od 42,43 metra (plus malo više s istezanjem nogu prema naprijed i guranjem prema natrag u uspravnom položaju po slijetanju). Ako autor trčanjem prije skoka nije mislio na "poskoke", već na stvarne "skokove u dalj", onda to postaje problem tehnike skokova, za koji se bojim da ne mogu izračunati uvjete na Marsu, ali pretpostavljam glavni problem u postizanju velike brzine nego na Zemlji prije skoka na Marsu bio bi potez zbog manje gravitacije, a sumnjam da bi prosječni čovjeku bili mogući skokovi dulji od 30 stopa (onaj za kojeg smo pretpostavili da je u prethodnim izračunima skočio u visinu od m 1 m od tla kada se protegnuo ), a možda i približno duplo više (~ 60 stopa) za vrhunskog sportaša .

Za usporedbu, trenutni svjetski rekorder u skoku u dalj Mike Powell (SAD) uspio je 8,95 m (29 ft 4¼ in) u Tokiju, davne 1991. Ako ovu vrijednost pomnožimo s 1 / 0,38 (ili 2,6316 za približne uvjete na Marsu na temelju 38% gravitacije Zemlje), dobivamo 23,55 m (ili 77 ft 3 17 64 in), što zvuči približno ispravno, ako uzmemo neki n na zanemariv postotak s njega zbog gubitka vuče. Odnosno, vratimo se na otprilike 60 stopa (sažmimo to do 20 metara) za vrhunskog sportaša.

Pa opet, taj posao koji citirate je fikcija, a ja previše zaradim opet ...;)

Je li masa Marsa bila poznata prije jednog stoljeća ili bi se autor mogao poslužiti nekom nižom procjenom?
Što se tiče vuče. Na zemlji trčanje ima da obje noge napuste zemlju. S trkačem koji pravi male skokove sa svakim korakom. Na Marsu bi se moglo očekivati ​​povećanje visine ovih malih skokova. Na mjestu udara i lansiranja trkač će imati najviše sile koja se gura o tlo. Barem je sve to sposobnost trkača da troše energiju s vremenom.
Kada plivam, obično plivam po dnu. Za brzinu odgurnem dno udarcem nogom ili povučem rukom. Uzgon bi me gotovo bez težine imao u vodi, ali moja vuča barem djelomično proizlazi iz moje vlastite snage. Da, zbog otpornosti vode na kretanje, možda ću imati više vremena za naprezanje.
vidi drugi odgovor iz @JCRM - ovdje su izračuni lijepi, ali čini se da početna pretpostavka o brzini mišića nije točna.
#2
+6
Lars
2020-01-31 05:47:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Početna pretpostavka brzine u odgovoru TidalWavea nije točna.

Maksimalna vrijednost početne brzine izračunava se iz sile ubrzanja (rad mišića) umanjene za usporavanje sile (gravitacije) tijekom vremena ubrzanja (vrijeme prije napuštanja tla). Ako je sila usporavanja (gravitacija) manja, vektorska sila je veća, vrijeme prije napuštanja tla kraće, a početna brzina veća.

Dakle, to nije konstanta. U nižoj gravitaciji početna brzina je veća. Isto vrijedi i obrnuto, u većoj gravitaciji početna brzina bila bi niža sve do točke kada je toliko mala da uopće ne možete napustiti tlo.

Da biste ovo učinili očiglednijim, pokušajte ravno udarcem naprijed dok sjedajući. Ubrzanje vaše noge u takvom je pokretu znatno brže nego kod skakanja s tla, jer vas niti jedna gravitacijska sila koja vuče vašu tjelesnu težinu ne sputava da maksimizirate brzinu kojom protežete nogu.

je naravno mehaničko ograničenje brzine kontrakcije mišića, ali primjerice boksači su postigli brzinu ruku pri potpunom istezanju od preko 10 m / s, tako da se ljudski mišići mogu kontraktirati brzinama u ekstremitetima kako bi postigli maksimalne brzine iznad 4,43 m / s . Istina bi bila početna brzina negdje ispod 10 m / s, ali iznad 4.43.

Ako napravite vodoravni stroj gdje možete gurnuti zid i izmjeriti početnu brzinu, to možete usporediti sa svojim skakanjem početnu brzinu i dobiti neku vrstu procjene.

Stroj za skakanje gdje možete odgurnuti nagnutu ravninu bilo bi bolje, odabirom kuta ravnine odaberete simulirani udio gravitacije. Ovo je jedan od načina simulacije mjesečeve gravitacije


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...