¿Qué pasaría si se colocara un poste de metal más largo que la circunferencia de la Tierra a lo largo del ecuador? ¿Se doblaría o iría al espacio?

Answer 1

Estás esperando algo como esto:

No. A menos que encuentre un metal inalcanzable y una excelente técnica de fabricación, no obtendrá esto. Hay una serie de problemas que plantea su A2A. Aquí están los principales:

1- La curvatura de la Tierra es muy leve. La curvatura es de solo 7,85 metros por cada 10 kilómetros en el ecuador. En la terminología de la ciencia de los materiales, es una cepa de 7.85E-4 o 0.0785%. Todos los metales tienen una elasticidad limitada y más allá del límite elástico (denominado UTS) pueden deformarse plásticamente. Cuando se coloca un metal horizontalmente y solo se apoya en un punto de la superficie, el peso del metal actúa como un esfuerzo cortante y deforma la varilla de forma elástica o plástica. A menos que haya descubierto un metal muy exótico (viene a la mente unobtainium con una relación fuerza / peso casi infinita), el peso de la varilla solo es suficiente para doblar el metal lo suficiente como para tocar el suelo en todas partes y adaptarse a la curvatura de la Tierra.

Usemos aluminio, que es un material de alta resistencia al peso (resistencia específica tres veces mayor que el acero) como ejemplo:

Módulo de Young (Módulo de elasticidad) = E = 69 GPa

Módulo de corte = G = 27 GPa

Resistencia a la tracción máxima = UTS = 0.110 GPa

Densidad = 2700 Kg / m3

Considere una varilla de 10 centímetros de diámetro (aproximadamente 4 ″) y 10 kilómetros de largo (1/4000 de ecuador). La barra pesará 2.08E6 Newtons (212 toneladas métricas de masa). El esfuerzo cortante promedio es 0.265 GPa y la tensión de corte correspondiente será 0.00981. La deformación elástica definitiva para aluminio es de solo 0.00159. Por lo tanto, este estrés supera con creces el límite elástico del aluminio y se deformará plásticamente (en la jerga de los científicos de materiales “cederá”). Todas las otras 4000 piezas cada 10 km de largo también se doblarán y quedarán planas en la Tierra. Si el material está endurecido y no es plástico, tendrá un UTS más alto, pero de ninguna manera puede soportar esta cantidad de tensión y el material endurecido se fracturará y romperá.

2- El ecuador no es un buen círculo para colocar una varilla.

Como puede ver, solo una pequeña fracción del ecuador en América del Sur y África está en tierra y el resto se encuentra en el fondo del océano. Por lo tanto, la varilla de metal tendrá una forma bastante irregular que se adaptará al fondo del océano al igual que los cables transatlánticos de Internet. La otra complicación es que, en las condiciones de alta presión y frío del océano profundo, la mayoría de los metales son bastante inelásticos y susceptibles a fracturas.

En resumen, no. Teóricamente, la varilla será recta sobresaliendo tangente a la Tierra a una altura de 14,633 kilómetros en ambos extremos, pero para los metales sabemos que se romperá o se adaptará muy bien a la curvatura de la Tierra y se envolverá alrededor de la Tierra.

Answer 2

Los segmentos de la barra se separarían debido a la variación de la atracción gravitacional hacia el centro de la tierra, desde el centro de nuestro polo, que comienza tocando la tierra, los extremos de los polos y los segmentos intermedios.

C es el primer punto que toca el suelo.

E es un extremo de nuestro polo.

M es el punto medio.

Pensé en un poste de peso ligero similar al conducto eléctrico o el material de los postes de la tienda.

El problema es que la aceleración debida a la gravedad varía con el cuadrado inverso del radio. Si cortamos un segmento del tamaño de un pulgar desde el extremo E, encontraríamos que su aceleración, que cae a lo largo de la línea punteada, sería de aproximadamente 0,901 metros por segundo por segundo. Comenzaría su caída desde aproximadamente una altitud sobre el ecuador de aproximadamente 2.3 radios terrestres.

Un corte de segmento similar en el punto M caería a lo largo de su trayectoria de línea punteada, pero comenzaría la caída a 2,82 metros por segundo por segundo.

Cuando pienso en manejar el conducto, una sola longitud de 3 metros sostenida en el medio y sacudida hacia arriba y hacia abajo vería que sus extremos rebotan a una frecuencia de aproximadamente 1 segundo, los extremos se flexionan en un arco que cae 20 cm más o menos. Una curva de unos 60 cm sería permanente. Sin embargo, solo puedo imaginar la resistencia a la tracción. Separando los dos extremos, tarde o temprano comenzaría a reducirse en algún lugar en el medio antes de romperse en dos pedazos. Creo que un segmento podría romperse si se usa para tratar de suspender un paquete de, por ejemplo, 200 segmentos de 3 metros de largo, por lo que sí, a lo largo de nuestras roturas de poste ocurrirían con bastante frecuencia. Los segmentos caerían a lo largo de algo cercano a sus trayectorias, como se muestra, cayendo un poco, ya que la separación fue parcial.

Si realmente fabricamos el poste a partir de postes de carpa, que vienen en segmentos de anidación de longitudes más cortas, las juntas serían lugares fáciles para que las longitudes se separen sin fallas.

No hemos hablado de fabricación y colocación, por lo que no sabemos la dispersión final de los escombros en la tierra. Estoy pensando que la asamblea ocurriría muchos radios en el espacio, con la tubería en órbita alrededor de la tierra. La longitud circunferencial puede seguir una curva muy suave a lo largo de la línea de órbita, tal vez 5 radios en el espacio. Se usarían muchos cohetes a lo largo del poste para disminuir la velocidad orbital. Se necesitarían muchos cohetes para evitar torceduras por demasiada fuerza en un punto.

El poste comenzaría a caer hacia adentro. El empuje continuo mantendría las cosas bajo control. una fuerza menor a lo largo del poste hacia los extremos desenrollaría el poste a medida que se desacelera y cae hacia la tierra.

Cuando el punto medio toca el poste, sería recto y los cohetes se desconectarían simultáneamente. Probablemente tendría sentido ralentizar la órbita para que C se detuviera sobre su punto de contacto justo antes de que los cohetes se separaran. Esto tenderá a concentrar los desechos más al oeste ya que el material de los dos extremos que aún caen necesita más tiempo para viajar el mismo arco del punto inmediatamente debajo de la superficie en el momento en que los cohetes se detuvieron.

Answer 3

No haría ninguna de las cosas que sugirió, sino que haría algo mucho más aburrido … ¡y destructivo!

Primero, tienes algunos caprichos aquí. El “metal” es un grupo enorme de materiales y “más largo que la circunferencia de la Tierra” es un conjunto infinito de distancias. Tampoco ha especificado ningún grosor en absoluto.

Vayamos con “Aluminio” para el metal y 5 x 10 ^ 7 metros (la circunferencia de la Tierra es aproximadamente 4 x 10 ^ 7 m) para la longitud. Voy con un diámetro de 1 metro por razones.

Así que esencialmente tenemos una torre de lado que es lo suficientemente larga como para llegar al espacio. El volumen de peso de cada extremo de esta torre viene dado por la ecuación 1/3 * pi * r ^ 2 * h que es de aproximadamente 6.5 millones de metros cúbicos. La densidad del aluminio es de 2700 kg / m3, lo que da una masa de aproximadamente 17,6 mil millones de kilogramos. Se trata de la masa de 176 portaaviones nucleares.

Pero nuestra torre no está erguida, lo que pone una increíble cantidad de torque en nuestro asta de bandera. Espero que puedas ver lo que viene después. El poste no se doblaría, y seguramente no se mantendría. Se rompería. Se rompería en el medio y en muchos lugares a lo largo del camino. Ese torque sería demasiado para que el poste lo maneje, tanto en el medio como en muchos puntos en el camino. Es extremadamente difícil medir con precisión cuántos puntos de ruptura habría en el camino, pero voy con 88 en cada lado, porque eso nos da piezas aproximadamente del tamaño de un portaaviones.

Las piezas cercanas a la superficie de la Tierra (los primeros 20 en cada lado, por ejemplo) caerían en picado a través del aire y aterrizarían en la Tierra y el océano de la misma manera que lo haría un portaaviones: en voz alta y con gran energía. Estas piezas dejarían agujeros en tamaños que van desde “ligeramente más grande que un portaaviones” para los que están cerca del centro hasta “pequeño estanque” para los que están cerca del borde de la atmósfera.

Pero esta es la menor de nuestras preocupaciones.

Aquellos en el espacio (digamos los últimos 68) entrarán en órbitas horriblemente inestables. El movimiento de rotación creado por el chasquido y la torsión del poste los hace imposibles de predecir, pero es seguro decir que ninguno de ellos durará mucho tiempo. Cada uno de estos ahora es un pequeño meteorito, que aumenta su velocidad a medida que avanza en espiral hacia la Tierra. No sabremos qué tan rápido irá la última pieza, pero esta porción podría tener suficiente tiempo y aceleración para alcanzar la velocidad meteórica. Un trozo de aluminio que viaja a unos 10 km / s con una masa de portaaviones (10 veces la del meteorito que golpeó a Rusia hace unos años) podría hacer un agujero en la tierra, tal vez 1/4 de milla de ancho o Un grave tsunami en el océano. También estaría fundido cuando tocara el suelo, convirtiéndolo en la especie de “gota de lluvia” más grande del mundo. Podría salpicar en pedazos, lo que propagaría el daño como una ráfaga de escopeta.

Ah, y por cierto, se necesitarían unos 15 años de producción mundial continua de aluminio para hacer este polo: Aluminio mundial – Producción de aluminio primario

Answer 4

No puedo mejorar la respuesta de Alec Cawley. Sin embargo, me pregunto si el interrogador se refiere a la curvatura del espacio de Einstein, y ¿cómo la luna y los rayos de luz de las estrellas cercanas al disco de un eclipse solar piensan que viajan a través de las líneas rectas del espacio-tiempo?

Answer 5

Eso depende de la rigidez del material del que está hecha la regla. No hay material infinitamente rígido, por lo que no puede pasar sin doblarse. En la práctica, ningún material tiene la fuerza para soportar un voladizo de cientos de millas de largo, por lo que se romperá o se doblará hacia la superficie de la tierra dentro de una distancia que Omwould reconocería como máximo unas pocas millas.

Answer 6

A2A: para cualquier definición razonable de poste y metal, seguirá los contornos de la tierra alrededor del ecuador (la mayor parte de su peso debe ser soportado por la tierra que se rompe, dobla o dobla o las tres).

Si los contornos de tierra / submarinos suben y bajan demasiado bruscamente, es probable que se rompan.

De ninguna manera es lo suficientemente fuerte como para sostenerse como un poste hacia el espacio.

Answer 7

Algo de ese tamaño, sin importar de qué material esté hecho, tendría la resistencia de un trozo de papel de cocina y simplemente se doblaría y caería a la superficie o sería frágil y también caería a la superficie, pero en fragmentos.

Answer 8

Como la tierra es tan grande, y estoy imaginando que este poste es bastante delgado, creo que el poste podrá doblarse alrededor de toda la tierra. La curvatura real es tan leve, incluso por cada 100 millas más o menos, que un metal rígido como el acero podría doblarse. Imagine una versión muy reducida, donde el poste tiene solo 3 pies de largo. Aunque el metal es rígido, puede doblarlo ligeramente si el poste es lo suficientemente delgado.

Answer 9

Depende del grosor del poste. Si el poste fuera lo suficientemente delgado para que Gravity lo doblara, entonces se envolvería alrededor de la tierra. Sin embargo, si el poste fuera tan grueso que la gravedad no pudiera doblarlo, sobresaldría hacia el espacio exterior.