Teoretisk fysikk tankeeksperiment - påvirker en planets spin dens effektive gravitasjon?

[Stigma]

Hey,

 

Vet ikke helt om dette er helt egnet forum, men så langt jeg vet har vi ikke noe mer dedikert til vitenskap osv. så jeg poster dette her i håp om at det er noen andre her som liker å gruble på slike ting. Jeg vet dette blir litt tung kost innimellom alle puppe/øl trådene, men men =P

 

Jeg har lurt litt på dette de siste dagene: Hvis det ikke var for gravitasjonskraften så ville vi bli kastet vekk fra jorden pga. sentrifugalkraften har jeg lest/blitt fortalt (teknisk sett ikke en kraft, jeg vet, men heller endring av momentum). Som en følge av dette, vil ikke da den faktisk opplevde gravitasjonskraften som merkes av objekter som hviler på planetens overflate bli mindre enn det planetens egen masse ville tilsi (også avhengig av om man var nær ekvator eller polene som en konsekvens)? I et ekstremt tilfellle - kunne man teoretisk hatt en planet der sentrifugalkraften nesten opphevet gravitasjonskraften? Oppleves noen slik effekt på jorden der f.eks. du veier mindre på ekvator men forskjellen er veldig liten eller noe slikt?

 

Jeg har bare litt vanskelig for å visualisere et slikt tilfelle, og jeg kan ikke huske å faktisk ha lest om noe tilsvarende... Kanskje noen andre har tenkt på dette før?

 

-Stigma

[Nedward]

Dette er kanskje ikke svaret du ser etter; https://www.diskusjon.no/index.php?showforum=182

[Stigma]

Aha! ja det var jo en mye mer passende kategori som jeg ikke visste om (pga. den var under samfunn som jeg skjeldent besøker).

 

Jeg skal be moderator flytte tråden. takk. Der får jeg nok sikkert mye høyere sjanse for svar også.

 

-Stigma

[Flimzes]

Sentripetalkraften er det nok du tenker på, et interesant spørsmål, en romferge som spinner vil gi gravitasjon innvendig, hvorfor skulle ikke samme effekt oppstå på en rasktsnurrende planet.

[SirDrinkAlot]

Hey,

 

Vet ikke helt om dette er helt egnet forum, men så langt jeg vet har vi ikke noe mer dedikert til vitenskap osv. så jeg poster dette her i håp om at det er noen andre her som liker å gruble på slike ting. Jeg vet dette blir litt tung kost innimellom alle puppe/øl trådene, men men =P

 

Jeg har lurt litt på dette de siste dagene: Hvis det ikke var for gravitasjonskraften så ville vi bli kastet vekk fra jorden pga. sentrifugalkraften har jeg lest/blitt fortalt (teknisk sett ikke en kraft, jeg vet, men heller endring av momentum). Som en følge av dette, vil ikke da den faktisk opplevde gravitasjonskraften som merkes av objekter som hviler på planetens overflate bli mindre enn det planetens egen masse ville tilsi (også avhengig av om man var nær ekvator eller polene som en konsekvens)? I et ekstremt tilfellle - kunne man teoretisk hatt en planet der sentrifugalkraften nesten opphevet gravitasjonskraften? Oppleves noen slik effekt på jorden der f.eks. du veier mindre på ekvator men forskjellen er veldig liten eller noe slikt?

 

Jeg har bare litt vanskelig for å visualisere et slikt tilfelle, og jeg kan ikke huske å faktisk ha lest om noe tilsvarende... Kanskje noen andre har tenkt på dette før?

 

-Stigma

Det er helt riktig det du sier. Det er faktisk grunnen til at akselerasjonen pga. gravitasjon er forskjellig ved forskjellige breddegrader. I Oslo er faktisk g=~9.82 istedet for 9.81 som man ofte bruker.

 

edit, noen linker som kan være interessante:

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_acceleration

http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_gravity

http://en.wikipedia.org/wiki/Earth's_gravity

Endret 30. april 2010 av SirDrinkAlot

[SeaLion]

Det er ikke bare teoretisk. På 24 timer snurrer Jorda rundt sin akse (dette kalles et døgn). Omkretsen er omtrent 40.000 km (meteren ble opprinnelig definert som en fjerdedel av omkretsen delt på 10 millioner). Vinkelhastigheten ved ekvator er omtrent 1600 km/t (i Oslo omtrent halvparten). G-påvirkningen ved ekvator er 9,789 m/s². Ved polpuktene veier vi litt mer, der er G-kraften 9,832 m/s². I høyfjellet veier vi dessuten litt mindre enn nede i lavlandet, spesielt i høyfjellet ved ekvator. Den laveste målte G-kraften ved ekvator opptrer derfor på Quito i Equador, der er G-kraften 9,780 m/s².

http://en.wikipedia.org/wiki/Earth's_gravity

http://no.wikipedia.org/wiki/Vekt

Endret 30. april 2010 av SeaLion

[Stjernestøv]

I et ekstremt tilfellle - kunne man teoretisk hatt en planet der sentrifugalkraften nesten opphevet gravitasjonskraften?

'

Nei tvilsomt, for da ville masse bli slynget ut fra planeten. Ergo ville en slik planet ikke kunne ha eksistert så lenge i en slik tilstand. Og jeg kan ikke se noen mulighet for at en slik hurtig rotasjon skulle oppstå uten en lang rekke "dytt" i samme retning av kolliderende massive himmellegemer. Men den teorien er så usannsynlig at jeg tror vi kan avskrive den helt.

(Tror jeg)

[hernil]

Det er ikke bare teoretisk. På 24 timer snurrer Jorda rundt sin akse (dette kalles et døgn). Omkretsen er omtrent 40.000 km (meteren ble opprinnelig definert som en fjerdedel av omkretsen delt på 10 millioner). Vinkelhastigheten ved ekvator er omtrent 1600 km/t (i Oslo omtrent halvparten). G-påvirkningen ved ekvator er 9,789 m/s². Ved polpuktene veier vi litt mer, der er G-kraften 9,832 m/s². I høyfjellet veier vi dessuten litt mindre enn nede i lavlandet, spesielt i høyfjellet ved ekvator. Den laveste målte G-kraften ved ekvator opptrer derfor på Quito i Equador, der er G-kraften 9,780 m/s².

http://en.wikipedia.org/wiki/Earth's_gravity

http://no.wikipedia.org/wiki/Vekt

Er det på grunn av sentripetalkraften eller jordens avlange form at vi opplever dette? (som forøvrig også er en konsekvens av sentripetalkraften vil jeg anta)

[Pe2]

Vi fortsetter tanke eksperimentet litt og antar ideelle forhold (jorda deformerer seg ikke og havene ligger i ro osv. (Så blir det ikke noe kverrulering...))

 

Dersom jorda snurra 18 ganger raskere enn den gjør i dag så ville sentipental akselerasjonen overvinne gravitasjonen og slynge alle på ekvator ut fra jorda.

sentipental akselerasjon=omega^2*r>9.81

Endret 30. april 2010 av Pe2

[Stigma]

Vi fortsetter tanke eksperimentet litt og antar ideelle forhold (jorda deformerer seg ikke og havene ligger i ro osv. (Så blir det ikke noe kverrulering...))

 

Dersom jorda snurra 18 ganger raskere enn den gjør i dag så ville sentipental akselerasjonen overvinne gravitasjonen og slynge alle på ekvator ut fra jorda.

sentipental akselerasjon=omega^2*r>9.81

 

Nice! så selv om det evt. er lite sansynlig t en planet ville kunne oppstå med så mye rotasjon så er det ikke teoretisk umulig. Jeg har alltid tenkt på den måten at gravitasjonen på en planet alltid vil være avhengig av massen, og dermed at beboelige planeter alltid vil være sterkt avhengig av dette, men det er ganske kult at spinnen faktisk kan motbalansere dette til en viss grad.

 

For å ta tankeeksperimentet litt videre, hvordan ville et objekt som ikke er i kontakt med overflaten på planeten bli påvirket dersom vi tar utgangspunkt i en planet som teoretisk sett har nesten lik sentrifugalkraft ved ekvator som gravitasjon? ville du akselerere nedover betydelig fortere om du hoppet opp i luften siden atmosfæren (gitt samme komposisjon som jorden) sidne den er mye tynnere? Spenende

 

-Stigma

Endret 1. mai 2010 av Stigma

[Flimzes]

Det må være utrolig vanskelig å lande på en slik planet..

 

Hvordan ville det være å hoppe fra en klippekant på en planet som nesten utjevner gravitasjonen, ville man få høyere og høyere gravitasjon siden planeten hadde snurret "fra deg"?

[Pe2]

Det må være utrolig vanskelig å lande på en slik planet..

 

Hvordan ville det være å hoppe fra en klippekant på en planet som nesten utjevner gravitasjonen, ville man få høyere og høyere gravitasjon siden planeten hadde snurret "fra deg"?

 

Det kommer nok litt ann på lufthastigheten. (Da antar vi at atmosfæren ikke har blitt slynget vekk )

Det er to hoved alternativer som jeg kan se:

1: Vinkelhastigheten forblir konstant: (Du beholder samme plass relativt til jorda) aks=omega^2*r Altså vil akselerasjonen øke og gravitasjonen avtar: du blir slynget videre utover.

2: Du beholder farten du har: aks=v^2/r (Du beholder hastigheten du har når du hopper). Sentipental akselerasjonen avtar når og gravitasjonen avtar (raskere ? g=k*m*m/r^2 ?) når du fjerner deg fra jorda. Og du blir slynget bort fra jorda (?)

 

Litt usikker på dette, men tror alternativ 2 er mest sannsynlig og du vil sakte men sikkert bevege veg bort fra jorda.

[Flimzes]

Jeg sa en planet som nesten snurrer så fort at gravitasjonskraften oppheves, jeg hadde altså blitt trukket mot den, men hadde jeg fulgt planetens spinn, eller vil en slik snurrehastighet være så rask at alt som ikke sitter fast i bakken flyr rundt planeten?

 

Mao, hadde jeg hatt en konstant akselerasjon mot planeten, eller en variabel?

[NikkaYoichi]

Hadde ikke Jorden hatt sitt gravitasjonsfelt, så hadde:

a) Jorden ikke vært her, så det hadde ikke vært noe å bekymre seg for.

b) Ikke bare sentripetalkraften ville slynget oss utover, men siden Jorden var uten gravitasjon - så ville vi fortsatt ikke klart å gå på bakken, da det ikke ville vært noe som holdt oss nede på bakken, om så Jorden IKKE snurret. Uten gravitasjonskraften, så ville det ikke være noen tiltrekningskraft og derfor heller ikke mulig å gå på Jorden.

 

Ugh, jeg ser nå at du tenker deg at gravitasjonskraften er svakere enn sentripetalkraften, ikke en planet uten gravitasjon.

[Torbjørn T.]

Sentripetalkraften er det nok du tenker på, [...]

Med tanke på at sentripetalkrefter virker inn mot sentrum av bana, dvs inn mot rotasjonsaksen, so trur eg ikkje han tenkjer på sentripetalkrafta nei.

 

Red.: Forøvrig, i geofysiske fag opererer ein av og til med ein redusertmodifisert gravitasjon, g*, som er summen av gravitasjon og sentrifugalkrafta.

Endret 1. mai 2010 av Torbjørn T.

[Jonas]

En liten kommentar til en eller to foregående poster: Luften på jorda roterer sammen med den. (Sett bort ifra vind) Det er altså ikke slik at man kan hoppe og lande litt lenger borte fordi jorda roterte vekk fra deg. Har noen prøvd å hoppe i et fly som har en konstant hastighet? Go figure.

[Flimzes]

En liten kommentar til en eller to foregående poster: Luften på jorda roterer sammen med den. (Sett bort ifra vind) Det er altså ikke slik at man kan hoppe og lande litt lenger borte fordi jorda roterte vekk fra deg. Har noen prøvd å hoppe i et fly som har en konstant hastighet? Go figure.

Men hvordan vil slikt oppføre seg på en planet med så høy spinhastighet? Mest sannsynlig vil det være en konstant orkanvind som går mot planetens spin.

[Jonas]

Hvorfor mener du at luften på en planet med høy rotasjonshastighet ikke vil rotere sammen med den, kontra en planet med lavere rotasjonshastighet, slik som f.eks. jorden? Med tilstrekkelig tid, så vil luften rundt en planet alltid oppnå tilsvarende rotasjonshastighet.

Endret 2. mai 2010 av Jonas

[Flimzes]

Friksjon mot atmosfæren, det er tross alt jordens omdreining som gir oss vind.

[Jonas]

Friksjons mellom jordens overflate og atmosfæren er nettopp det som gjør at atmosfæren roterer sammen med jorda. Denne friksjonen eksisterer uavhengig av hvor fort en planet roterer. Selv den sykeste, roterende planeten vil ha en atmosfære som til slutt oppnår lik rotasjonshastighet.

 

Jordens rotasjon er for øvrig absolutt ikke det som skaper vind. Siden tråden handler om fysisk teori, så la meg introdusere et nytt tankeeksperiment: Se for deg en perfekt kule med overflatefriksjon. Den har atmosfære og den roterer. Det finnes ingen sol i nærheten og planeten flyter bare rundt i rommet uten å være påvirket av andre krefter. På denne planeten er det ikke vind, til tross for rotasjon, som du tror forårsaker vind.

Endret 2. mai 2010 av Jonas