Se uma aeronave voasse noventa graus para cima, a que altitude começa a falta de peso do espaço? [fechadas]

O peso sem experiência na órbita da Terra é um equilíbrio entre o efeito centrífugo da rotação ao redor da Terra e a força gravitacional da Terra. Como esse equilíbrio raramente é perfeito, chamamos isso de microgravidade.

Outras formas de microgravidade podem ser obtidas voando "trajetórias de voo parabólicas" onde a aeronave é acelerada em direção à Terra com aceleração similar à gravidade, portanto dentro da referência da aeronave, a aceleração da aeronave corresponde à aceleração da Terra. .

De volta à questão da altura, seria preciso ir muito além da atmosfera, e certamente não em um jato, que requer oxigênio atmosférico para ajudar a energizá-lo. Em um sentido muito geral, para que a órbita terrestre baixa (LEO) seja atingida, as velocidades necessárias são da ordem de 17.000 mph.

Assim, como a velocidade do objeto que sai da Terra deve atingir um ponto em que o objeto tenha um efeito centrífugo igual à atração do objeto pela gravitação da Terra, velocidades mais altas resultarão em órbitas mais altas. Kepler aplicou a relação inversa do quadrado da gravidade entre dois corpos, resultando no que agora é conhecido como uma combinação das Leis de Newton e das leis de Kepler. Estes foram destinados a lidar com corpos celestes, e não tem provisão para a exigência de alta energia de combater uma atmosfera densa. Quando um objeto está substancialmente fora da atmosfera, os números funcionam. O Satellite Tool Kit (comumente chamado de STK) é uma ferramenta útil para determinar órbitas, velocidades e inter-relações entre objetos.

Um 787 não iria rápido o suficiente para equilibrar as forças gravitacionais da Terra e, como não poderia escapar do arrasto atmosférico da atmosfera, teria um requisito de potência muito alto para atingir altas velocidades. Portanto, não faz sentido que a microgravidade seja alcançada em voo sustentado. Portanto, as condições nesta questão não podem ser atendidas.

Digamos que iniciamos a subida de 90 graus a uma velocidade de cruzeiro de 250 m / s (900 km / h) e a desaceleração devida à gravidade corrigida para empuxo e arrasto será de $ 85 \% \ times. 9.81 = 8.35 $ m / s ² .

Depois de $ \ frac {V} {a} = \ frac {250} {0.85 \ cdot 9.81} \ aproximadamente 30 $ segundos a aeronave teria subido aproximadamente 3.75 km (12 300 pés) e perdido toda a sua velocidade. Se nós começássemos esta subida de zoom a 35.000 pés (um nível de cruzeiro comum para o B777), o apogeu estaria a aproximadamente 47.000 pés (aproximadamente 14.3 km) que está bem abaixo de 100 km, a altura do linha arbitrária entre a atmosfera e o espaço . Como está acima da altitude máxima certificada de 43 m, você pode esperar alguns problemas de pressurização.

Acontece que o B777 não é adequado para vôos espaciais.

Depois de ter alcançado o apogeu, a aeronave começará a cair de volta à Terra. Se o empuxo for cortado antes do início da queda, a ausência de gravidade será no momento em que a velocidade for 0 (zero-arrasto). Nesse exato momento, a aceleração será devida apenas à gravidade, uma vez que não há forças externas aplicadas à aeronave; por um momento, será sem peso .

A temperatura exterior é aproximadamente a mesma que a do nível 35 000 e a força da gravidade também não é alterada de forma significativa.

Uma maneira muito mais eficiente de alcançar a ausência de peso em um B777 é usar um caminho de voo parabólico .

A ausência de peso não vem da altura, vem da velocidade lateral. A ISS não está muito longe, voa muito rápido.

A declaração aparentemente humorística do guia de Hithchiker para Galaxy não é realmente uma piada quando você substitui "voar" por "orbitar": "Há uma arte para voar, ou melhor, um jeito. O jeito está em aprendendo a se jogar no chão e errar ... Claramente, é essa segunda parte, a falta, que apresenta as dificuldades. "

Isso é praticamente o que o satélite em órbita faz: ele voa tão rápido para os lados que antes que ele possa atingir o solo, ele já perdeu a Terra.

Assim, o seu Boeing 777 não precisa voar muito alto para atingir a ausência de peso. "Meramente" tem que voar muito, muito rápido. Para o nível do solo, isso é aproximadamente 7910m / s, ou pouco mais de Mach 23. Infelizmente, até mesmo mísseis balísticos mal conseguem fazer metade disso.

O SpaceShipOne faz exatamente o que você propõe: voa quase verticalmente muito alto (acima de 100 km), mas mesmo assim ele não atinge a ausência de peso. Por mais alto que pareça, ainda são necessários 7850m / s para ficar lá (a diferença na velocidade orbital não é grande, porque 100km não é muito quando você a adiciona ao raio de 6371km da Terra). A velocidade lateral do SSO é próxima de zero, então quando o motor do foguete queima, ele cai de volta à Terra como uma rocha. As pessoas que estão dentro experimentam a falta de peso por um tempo, mas não é diferente do que você experimenta ao pular.

link XKCD, conforme solicitado

A maior falha na sua pergunta é sua compreensão da falta de peso.

Geralmente é mal interpretado como um estado quando na verdade é a falta de um estado.

Sem peso significa simplesmente que você não pode sentir a gravidade, isso não significa que a gravidade não está lá.

Se, no entanto, você estiver caindo no vácuo, não há força oposta e você não sente peso. Da mesma forma, se você estiver em um elevador, e o cabo quebrar, você cairá na mesma taxa que o elevador e se sentirá sem peso. Ou pelo menos, você vai por um tempo.

Se você pular de um penhasco, ignorando a resistência do ar, ficará sem peso até atingir o chão. Se você correr muito rápido antes de pular, você cairá e atingirá o solo mais longe da base do penhasco. Se o penhasco for alto o suficiente e você correr muito, muito, rápido, você cairá mais lentamente que a curvatura da Terra e nunca o atingirá. Você então estará em órbita.

Nada disso tem nada a ver com alcançar uma altura específica. (Bem, além do colidir com o lado do Monte Everest no último exemplo.)

Como explicado em outras respostas, a ausência de peso em órbita não aparece devido à altitude elevada. Mas respondendo a pergunta real "e se" uma aeronave pudesse subir verticalmente sem limites - a resposta é - poucas dezenas de milhares de quilômetros ou milhas . A gravidade da Terra se estende ao infinito e você nunca pode realmente escapar dela, mas diminui rapidamente além de certa distância, então os passageiros podem sentir-se sem peso mesmo sem orbitar.

A falta de peso, como observada no espaço próximo (ISS, etc), não é um resultado da Terra estar longe o suficiente, a Terra ainda está perto o suficiente e puxaria com a gravidade. A espaçonave está em ausência de gravidade por causa do caminho (trajetória) que segue (incluindo mudanças de velocidade também, não apenas coordenadas).

Como visto no diagrama, o caminho pode estar dentro das capacidades da aeronave.

(de Wikipedia Commons )

Primeiro de tudo, o que queremos dizer com vertical? Se nos referirmos a 90 graus diretamente acima da pista, você ainda está girando com a Terra a uma taxa de um círculo a cada 24 horas. Então, a resposta à sua pergunta, nesse caso, seria a altitude geossíncrona.

Isso pressupõe que seu avião é capaz de espaço, tem bastante combustível energético e está decolando do equador. Se você não estiver começando em 0 graus de latitude, a mecânica celestial tenderia a forçá-lo a entrar em uma rota de grande círculo, cruzando o equador duas vezes com cada "órbita". Isso significa que parte do seu combustível teria que ser gasto mantendo sua latitude; mais ainda mais alto você vai.

Se você não se importar em "sair da vertical" quando chegar lá, você alcançará novamente a ausência de peso quando a velocidade de rotação inicial (do fato de que o solo estava se movendo para começar) for rápida. o suficiente para entrar em órbita.

Mas para fins práticos, você está "livre" da gravidade da Terra se a contribuição da massa da Terra for trivial comparada a outros corpos próximos.

Como um avião não pode voar para cima, ele irá parar e cair até que o piloto possa resolver a emergência. Durante esse período, todos os passageiros e bagagens parecerão sem peso, porque estão caindo na mesma velocidade do avião.