Astronomía

¿Cómo afecta la gravedad a la presión bajo el agua?

¿Cómo afecta la gravedad a la presión bajo el agua?


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¿Qué diferencia hay entre estar bajo el agua en Europa y estar bajo el agua en la Tierra? ¿Sería posible bucear más profundamente en Europa con un submarino que en la Tierra y cuánto?


Para un líquido, la presión hidrostática es $ rho g h $ dónde $ rho $ es la densidad (siempre es la misma para toda el agua) g es la aceleración gravitacional y h es la profundidad.

La aceleración gravitacional en Europa es 1,3 $ text {m / s} {} ^ 2 $ (comparado con 9,8 $ text {m / s} {} ^ 2 $ en la tierra). Pero en Europa hay 20 km de hielo flotando en el agua.

Como estimación aproximada, la gravedad en Europa es 1/10 de la de la Tierra, por lo que la presión en la parte inferior del hielo / parte superior del agua sería comparable a la presión a 2 km en los océanos de la Tierra.

Dado que podemos construir submarinos que pueden operar a 10 km, podríamos suponer razonablemente que podríamos operar submarinos hasta unos 100 km en Europa, lo que nos lleva a la superficie rocosa. Sin embargo, no tenemos forma de atravesar 20 km de corteza de hielo para llegar a la capa de agua. ¡Construir el submarino puede ser la parte fácil!


¿Afecta la gravedad a la densidad del agua en un planeta oceánico?

Estoy diseñando un planeta oceánico. Hice una búsqueda rápida con esta pregunta en Internet, pero nada de lo que surgió fue útil (no tengo ninguna formación científica o física). Me preguntaba si en un planeta oceánico, con una gravedad de aproximadamente tres cuartas partes de la de la Tierra, con un radio comparable al de la Tierra, si el agua sería diferente (menos densa, etc.).


¿Cómo funciona la gravedad en el agua?

La gravedad funciona de la misma manera en el agua que en el aire o en el vacío, pero debes considerar la fuerza de la gravedad en el agua, así como en el objeto que colocas en ella.

Explicación:

Cuando pones algo en el agua, la gravedad puede empujar el objeto hacia abajo a través del agua solo si se permite que un volumen igual de agua suba contra la fuerza de la gravedad, esto se llama desplazamiento. En efecto, la gravedad tiene que elegir cuál arrastrará hacia abajo, el agua o el objeto sumergido. Lo que llamamos flotabilidad es, en efecto, forzar a la gravedad a tomar esta decisión.

Frente a esta elección, la gravedad actuará con más fuerza sobre el que tenga más masa (por lo tanto, más peso) por volumen dado. Entonces, si lo que sumerges es más denso que el agua, se hundirá, pero su peso aparente se reduce por el volumen de agua que se desplaza hacia arriba. Si, en cambio, el agua es más densa, el objeto sumergido flotará hasta el punto en que el volumen de agua desplazado coincida con la masa total del objeto. Entonces el peso neto es cero.


Se confirma el efecto de la gravedad en el tiempo

Físicos de EE. UU. Y Alemania han utilizado dos principios fundamentales de la mecánica cuántica para realizar una prueba de alta precisión de la teoría general de la relatividad de Einstein. Los investigadores explotaron la dualidad onda-partícula y la superposición dentro de un interferómetro de átomo para demostrar que un efecto conocido como desplazamiento al rojo gravitacional & # 8211 la ralentización del tiempo cerca de un cuerpo masivo & # 8211 es fiel a una precisión de siete partes en mil millones. El resultado es importante en la búsqueda de una teoría de la gravedad cuántica y podría tener importantes implicaciones prácticas, como mejorar la precisión de los sistemas de posicionamiento global.

El desplazamiento al rojo gravitacional se deriva del principio de equivalencia que subyace a la relatividad general. El principio de equivalencia establece que los efectos locales de la gravedad son los mismos que los de estar en un marco de referencia acelerado. Por lo tanto, la fuerza hacia abajo que siente alguien en un ascensor podría deberse igualmente a una aceleración hacia arriba del ascensor o a la gravedad. Los pulsos de luz enviados hacia arriba desde un reloj en el piso del ascensor se desplazarán Doppler, o se desplazarán al rojo, cuando el ascensor esté acelerando hacia arriba, lo que significa que este reloj parecerá marcar más lentamente cuando sus destellos se comparen en el techo del ascensor con otro. reloj. Debido a que no hay forma de diferenciar la gravedad y la aceleración, lo mismo ocurrirá en un campo gravitacional; en otras palabras, cuanto mayor sea la atracción gravitacional experimentada por un reloj, o cuanto más cerca esté de un cuerpo masivo, más lentamente funcionará. .

La confirmación de este efecto apoya la idea de que la gravedad es una manifestación de la curvatura del espacio y el tiempo porque el flujo del tiempo ya no es constante en todo el universo, sino que varía según la distribución de los cuerpos masivos. Reforzar la idea de la curvatura del espacio y el tiempo es importante a la hora de distinguir entre las diferentes teorías de la gravedad cuántica porque existen algunas versiones de la teoría de cuerdas en las que la materia puede responder a algo diferente a la geometría del espacio y el tiempo.

Universalidad de la caída libre

El desplazamiento al rojo gravitacional, sin embargo, como manifestación de la invariancia de posición local (la idea de que el resultado de cualquier experimento no gravitacional es independiente de dónde y cuándo se lleva a cabo en el universo) es el menos confirmado de los tres tipos de experimentos que apoyar el principio de equivalencia. Los otros dos, la universalidad de la caída libre y la invariancia de Lorentz local, se han verificado con precisiones de 10 & # 821113 o mejores, mientras que el desplazamiento al rojo gravitacional se había confirmado previamente solo con una precisión de 7 & # 160 & # 215 & # 16010 & # 82115. Esto se logró en 1976 al registrar la diferencia en el tiempo transcurrido medido por dos relojes atómicos, uno en la superficie de la Tierra y el otro enviado a una altitud de 10,000 y 160 km en un cohete.

Este tipo de medición de desplazamiento al rojo está limitado por el grado de atracción gravitacional proporcionada por la masa de la Tierra. La nueva investigación, llevada a cabo por Holger M & # 252ller de la Universidad de California en Berkeley, Achim Peters de la Universidad Humboldt en Berlín y Steven Chu, anteriormente en Berkeley pero ahora secretario de energía de EE. UU., Es limitada de la misma manera pero logra aumentar drásticamente precisión gracias a un reloj ultrafino proporcionado por la mecánica cuántica.

En 1997, Peters utilizó técnicas de captura con láser desarrolladas por Chu para capturar átomos de cesio y enfriarlos a unas pocas millonésimas de grado por encima del cero absoluto (para reducir su velocidad tanto como fuera posible), y luego utilizó un rayo láser vertical para impartir una patada hacia arriba a los átomos para medir la caída libre gravitacional.

Ahora, Chu y M & # 252ller han reinterpretado los resultados de ese experimento para dar una medida del corrimiento al rojo gravitacional.

En el experimento, cada uno de los átomos se expuso a tres pulsos de láser. El primer pulso colocó al átomo en una superposición de dos estados igualmente probables & # 8211 ya sea dejándolo solo para desacelerar y luego volver a caer a la Tierra bajo la gravedad & # 8217s tirando de él o dándole una patada extra para que alcanzara una mayor altura antes de descender . Luego se aplicó un segundo pulso en el momento justo para empujar al átomo en el segundo estado hacia la Tierra más rápido, haciendo que los dos estados de superposición se encontraran en el camino hacia abajo. En este punto, el tercer pulso midió la interferencia entre estos dos estados provocada por la existencia del átomo como una onda, con la idea de que cualquier diferencia en el desplazamiento al rojo gravitacional experimentado por los dos estados que existen a diferentes alturas sobre la superficie de la Tierra y # 8217s se manifestaría como un cambio en la fase relativa de los dos estados.

Enorme frecuencia

La virtud de este enfoque es la frecuencia extremadamente alta de un átomo de cesio & # 8217s de Broglie wave & # 8211 algunos 3 & # 160 & # 215 & # 16010 25 & # 160Hz. Aunque durante los 0.3 & # 160s de caída libre las ondas de materia en la trayectoria superior experimentaron un tiempo transcurrido de solo 2 & # 160 & # 215 & # 16010 & # 821120 & # 160s más que las ondas en la trayectoria inferior, la enorme frecuencia de su La oscilación, combinada con la capacidad de medir diferencias de amplitud de solo una parte en 1000, significó que los investigadores pudieron confirmar el desplazamiento al rojo gravitacional con una precisión de 7 & # 160 & # 215 & # 16010 & # 82119.

Como dice M & # 252ller, & # 8220Si el tiempo de caída libre se extendiera a la edad del universo & # 8211 14 mil millones de años & # 8211, la diferencia de tiempo entre las rutas superior e inferior sería de apenas una milésima de segundo, y la precisión de la medición sería de 60 & # 160ps, el tiempo que tarda la luz en viajar alrededor de un centímetro. & # 8221

Esta precisión extrema podría resultar útil a medida que los sistemas de posicionamiento global se vuelvan cada vez más precisos. Como señala M & # 252ller, para determinar la posición de un objeto en el suelo con precisión milimétrica, los relojes atómicos de los satélites GPS tendrían que operar con una precisión de 10 & # 821117, una cifra que de hecho logró recientemente un reloj desarrollado en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (consulte & # 8220Nuevo reloj óptico rompe el récord de precisión & # 8221). Pero en los satélites & # 8217 altitud de 20.000 & # 160 km, tales relojes experimentarán una aceleración del tiempo de aproximadamente una parte en 10 10 gracias al corrimiento al rojo gravitacional. Por lo tanto, recuperar la precisión de 10 & # 821117 requeriría conocer el efecto de desplazamiento al rojo con una precisión de 10 & # 82117.

M & # 252ller espera mejorar aún más la precisión de las mediciones de desplazamiento al rojo aumentando la distancia entre los dos estados de superposición de los átomos de cesio. La distancia alcanzada en la investigación actual fue de apenas 0,1 & # 160 mm, pero, dice, al aumentar esto a 1 & # 160 m debería ser posible detectar ondas gravitacionales, ondas minúsculas en la estructura del espacio & # 8211 tiempo predicho por la relatividad general, pero nunca antes observado.


La guía del espacio para escritores de ciencia ficción

Hoy tengo otra respuesta a una pregunta de "Pregúntale a Tsana".

Interesante pregunta. Un punto preliminar: son las lunas de Júpiter Europa y Calisto las que probablemente tienen océanos debajo de la superficie (especialmente Europa), no Ganímedes, que es una luna rocosa sólida.

Europa, una de las lunas de Júpiter, tiene un vasto océano debajo
su superficie. Crédito: Proyecto Galileo, JPL, NASA
reprocesado por Ted Stryk
Entonces, ¿cómo funcionan la presión y la gravedad? En este contexto, la gravedad es la fuerza que mantiene unido a un planeta / luna / estrella y que atrae a otros objetos hacia él. Entonces, todos estamos siendo presionados hacia la superficie de la Tierra debido a la gravedad de la Tierra. La presión es la fuerza que un fluido circundante (aire, agua, etc.) ejerce sobre algo. Entonces, la presión atmosférica que sentimos en la Tierra nos empuja desde todos los lados (bueno, está bien, no desde el suelo) y se debe a todo el aire en la atmósfera de la Tierra.

Cuando vas a nadar, cuanto más te sumerges, mayor es la presión del agua a tu alrededor. Esto se debe a que cuanto más profundo estás, más agua hay encima de ti para presionar hacia abajo y más agua hay sobre los trozos de agua a cada lado de ti, presionando también hacia ti. Si alguna vez has practicado snorkel (o buceando, supongo, pero no puedo dar fe de ello debido a la falta de experiencia), es posible que hayas notado que se vuelve más difícil respirar cuanto más profundo vas (asumiendo un snorkel lo suficientemente largo). Esto se debe a que el agua presiona su pecho. El aire hace lo mismo, pero estamos acostumbrados, así que no nos damos cuenta. La otra cosa que sucede bajo el agua es que el agua debajo de ti empuja hacia arriba: esto se llama fuerza de flotabilidad y es por eso que las cosas (personas, pelotas de tenis, icebergs, etc.) flotan.

Cuanto más alto subes desde el nivel del mar en la Tierra, más delgada se vuelve la atmósfera (básicamente, menos atmósfera queda encima de ti). Para reducir a la mitad la presión atmosférica que experimenta, debe recorrer 5 km sobre el nivel del mar. (Por otro lado, para duplicar la presión, solo necesita estar a unos 10 metros bajo el agua). A esa altura, la gravedad sigue siendo prácticamente la misma que al nivel del mar (la diferencia es de aproximadamente un octavo de porcentaje) y sus principales problemas son obtener suficiente oxígeno (no es un gran problema si su capacidad pulmonar está bien) y posiblemente el mal de altura (potencialmente un problema).

Necesitamos cierta cantidad de presión de aire a nuestro alrededor para sobrevivir, lo cual es parte de la razón por la que los astronautas usan trajes espaciales. Sin embargo, hay un rango en el que todavía podemos funcionar y ese rango aumenta si tenemos oxígeno adicional (y no tenemos mal de altura). La gente ha escalado el Monte Everest (8,8 km sobre el nivel del mar), que tiene una presión atmosférica de aproximadamente un tercio de la presión atmosférica a nivel del mar en su punto máximo sin oxígeno, pero incluso hacerlo con oxígeno requiere entrenamiento y aclimatación y no es algo que cualquiera pueda decidir. para hacer una mañana (bueno, a menos que también decidan poner todo el entrenamiento).

En la superficie de Europa o Calisto, no hay atmósfera y, por tanto, no hay presión atmosférica. El suelo es agua congelada (probablemente no agua pura, aunque solo sea debido al bombardeo de meteoritos, pero eso no viene al caso), pero supongamos que de alguna manera nos metimos bajo la superficie y establecimos un hábitat. Dado que somos humanos y respiramos aire (una mezcla particular de principalmente nitrógeno, con algo de oxígeno, dióxido de carbono y otros), tendríamos que tener algún tipo de hábitat de burbujas bajo el mar. Pero no es solo la parte de aire lo que necesitamos, también necesitamos que esté alrededor de una atmósfera de presión (terrestre). Así que construimos un hábitat con paredes sólidas y lo llenamos con la cantidad adecuada de aire. y luego estamos dentro de una burbuja de aire y el agua fuera de la burbuja no tiene ningún efecto en nuestros cuerpos directamente. La única forma de hacerlo es si saliéramos al agua sin trajes de presión. Lo que probablemente no sería la mejor idea del mundo por una variedad de razones de salud y seguridad que no necesariamente tienen que ver con la presión del agua.

Ahora hablemos de la gravedad. La principal forma en que detectamos pequeños cambios en la presión es a través de nuestros oídos, por ejemplo, cuando explotan al despegar y aterrizar en aviones. La principal forma en que detectamos cambios en la gravedad aparente (que es lo mismo que cambios en la aceleración) es cuando nos sentimos más ligeros o más pesados. Si está de pie, esto podría manifestarse como una tensión adicional en las piernas, si la gravedad aparente ha aumentado, o una sensación de que su estómago se está moviendo hacia arriba (posiblemente acompañado de náuseas), si la gravedad aparente ha disminuido. No experimentas la misma sensación bajo el agua o en una montaña alta porque la gravedad no cambia en esos lugares, aunque sí la presión.

Entonces, lo que en última instancia estoy tratando de decir es que los efectos de la gravedad y la presión atmosférica son diferentes. No se puede compensar una disminución de la gravedad aumentando la presión. La presión es una fuerza que se aplica desde todas las direcciones simultáneamente, mientras que la gravedad actúa en una sola dirección. Conocemos los efectos de la gravedad de la Tierra, la alta gravedad (de los pilotos de combate, por ejemplo) y la cero / microgravedad (como en la estación espacial) en las personas, pero mucho menos sobre los efectos de los campos gravitacionales menores que los de la Tierra y más que cero. Las aceleraciones de Europa y Calisto debido a la gravedad en la superficie son aproximadamente el 13% de la de la Tierra y, en comparación, la de la luna es aproximadamente el 17% de la Tierra), por lo que si bien hemos tenido algo de experiencia con los alunizajes durante las misiones Apolo, no sabemos realmente qué tan serio. los problemas de salud asociados con pasar períodos prolongados con aceleraciones tan bajas serían. Es casi seguro que habría algunos, pero probablemente no serían tan severos como cero g. Entonces, si bien no podemos usar la presión del agua para compensar la gravedad, no es imposible que las personas vivan en una de las lunas de Júpiter. Simplemente no sabemos lo suficiente sobre los problemas a largo plazo que pueden surgir.


Las ondas de gravedad influyen en el tiempo y el clima

Las ondas de gravedad se forman en la atmósfera como resultado de procesos desestabilizadores, por ejemplo, en frentes climáticos, durante tormentas o cuando masas de aire golpean las cadenas montañosas. Ocasionalmente se pueden ver en el cielo como bandas de nubes. Sin embargo, para el pronóstico del tiempo y los modelos climáticos, en su mayoría son "invisibles" debido a su corta longitud de onda. Los efectos de las ondas de gravedad solo se pueden tener en cuenta si se incluyen componentes especiales adicionales en los modelos. Mientras tanto, la unidad de investigación "MS-GWaves" financiada por la Fundación de Investigación Alemana y dirigida por la Universidad Goethe de Frankfurt ha desarrollado más estas parametrizaciones y las probará en el segundo período de financiación.

Aunque las ondas de gravedad tienen longitudes de onda comparativamente cortas de entre unos pocos cientos de metros y varios cientos de kilómetros, a veces influyen en el transporte de vapor de agua, así como en los vientos a gran escala y en las distribuciones de temperatura en un grado considerable. Este efecto es más fuerte en las capas superiores de la atmósfera. Estos, a su vez, también tienen un efecto tan fuerte en las capas inferiores que es imposible un modelado realista del tiempo y el clima en la atmósfera sin tener debidamente en cuenta las ondas de gravedad. Las ondas de gravedad también desempeñan un papel importante para el tráfico aéreo en la predicción de turbulencias y son un factor importante en condiciones meteorológicas extremas, como lluvias intensas o tormentas.

En el primer período de financiación, los diez institutos de investigación que participaron en el proyecto documentaron en detalle la formación de ondas gravitatorias en una de las mayores campañas de medición jamás emprendidas, utilizando radares, láseres de alto rendimiento, cohetes y aviones de investigación, así como mediante pruebas de laboratorio. . También refinaron la hipótesis sobre la formación y dispersión de las ondas gravitacionales hasta tal punto que su desarrollo ahora se puede reproducir de manera mucho más confiable en modelos numéricos de alta resolución.

En un paso más, la unidad de investigación dirigida por el profesor Ulrich Achatz del Departamento de Ciencias Atmosféricas y Ambientales de la Universidad Goethe de Frankfurt ha utilizado estos hallazgos para mejorar las parametrizaciones, que sirven para describir la influencia de las ondas de gravedad, en modelos meteorológicos y climáticos con resolución más gruesa. Han perfeccionado el modelo meteorológico y climático ICON utilizado por el Servicio Meteorológico Nacional de Alemania (DWD) y el Instituto Max Planck de Meteorología. El nuevo modelo, UA-ICON, permite predicciones más precisas para la atmósfera superior y se puede operar con diferentes resoluciones, de modo que las ondas de gravedad pueden simularse en él para fines de prueba o deben parametrizarse en el modo operativo. Las parametrizaciones avanzadas ahora se integran en este modelo y se prueban en el segundo período de financiación.

El proyecto también se centrará en los impactos en la predicción meteorológica y el modelado climático. Un aspecto importante en este contexto es una mejor descripción de la interacción entre las ondas de gravedad y las nubes de hielo (cirros), realizada en cooperación con la Universidad de Mainz. Bien podría ser que esto juegue un papel importante para el clima.


Preguntas y respuestas: submarinos y presión del agua

¡Oye! ¡Gran pregunta! Cuando estaban construyendo submarinos por primera vez, no sabían mucho sobre qué forma funcionaría mejor, por lo que probaron muchas ideas diferentes. Lo que encontraron fue que si construían el submarino en la forma incorrecta, colapsaría cuando se hundiera demasiado bajo el agua. La razón de esto es que cuanto más profundo se sumerge, más presión de agua hay. Eso es porque cuando estás bajo el agua, hay más agua empujándote desde arriba que si estás justo en la parte superior.

La otra cosa que aprendieron fue que cuando estás muy profundo bajo el agua, la presión del agua es la misma en todos los lados del submarino. (en otras palabras, el agua empuja con tanta fuerza en la parte superior del submarino como en la parte inferior o los lados). Así que la mejor forma para el submarino es una que sea la misma en todas partes, un círculo. Esa es la razón por la que el submarino es redondo en toda su longitud.

En los extremos del submarino, lo construyen en forma de hemisferio. (Esa es la forma que se obtiene si se corta una pelota de tenis por la mitad). Suena un poco extraño, porque cuando ves imágenes de submarinos, la parte delantera parece puntiaguda. Bueno, en realidad es un poco de ambos. En la parte delantera del submarino, el metal tiene forma de punta para que el submarino pueda deslizarse por el agua más fácilmente. Pero lo que hacen es construir una pared adicional dentro de la pared puntiaguda que tiene forma de hemisferio. Luego lo instalaron de modo que el agua pueda entrar entre las dos paredes. De esa manera, el submarino aún puede atravesar el agua sin problemas, pero la parte contra la que empuja el agua tiene forma de círculo.

Otro ejemplo de lo mismo que sucede son las burbujas. El aire empuja el exterior de la burbuja de la misma manera que el agua empuja el submarino. Es por eso que las burbujas son redondas en lugar de cuadradas.

Una forma de comprobarlo en casa es inflar un globo y mantenerlo bajo el agua en el fregadero o en la bañera. Verás que el globo no cambia de forma porque es redondo. Pero si pusieras algo hueco que tenga la forma de los lados planos (como una caja hecha de papel de aluminio) bajo el agua, se aplastará sobre sí mismo con bastante facilidad.


Prueba de la causa de la gravedad.

La dualidad partícula-onda es causada por el movimiento de partículas en la estructura del espacio. Por lo tanto, el movimiento hacia afuera de la materia en el Big Bang está equilibrado por la estructura del espacio dirigida hacia adentro, manteniendo una continuidad total de volumen, al igual que el aire entra en una maleta cuando se quita la ropa. La presión hacia nosotros produce gravedad empujándonos desde todas las direcciones por igual, excepto donde se reduce por el escudo del planeta tierra debajo de nosotros.

Por lo tanto, el impulso primordial es el que viene hacia abajo desde arriba de nosotros, que es mayor que el efecto de blindaje que sube a través de la tierra. Este es el mecanismo de aceleración debido a la gravedad. ¡Así que ahora sabes por qué caen las manzanas!

Aquí hay un breve artículo de revisión científica, preparado para su envío a Physical Review a su debido tiempo, basado en el artículo más extenso recién publicado en Electronics World:

Electronics World, vol. 109, No. 1804 (2003), publicado por Highbury House Communications Plc, que contiene en las páginas 47-52, 'The Electronic Universe Part 2' (Cook) que incluye pruebas matemáticas y unificación cuantitativa de los mecanismos de las fuerzas nucleares, electromagnéticas y gravitacionales. . Disponible en quioscos de prensa o por suscripción: Wyvern Subscription Services, Link House, 8 Bartholomew's Walk, Ely Cambridge, CB7 4ZD, Inglaterra, Tel 01353 654431 Ray Barnes, Reed Business Publishing Ltd, 475 Park Avenue South, 2nd Fl New York, NY 10016, EE. UU., Tel. (212) 679 8888, Fax (212) 679 9455 Pierre Mussard, 18-20 Place de la Madeleine, París 75008, Francia.

La relatividad general no pudo predecir las velocidades de recesión de supernovas distantes1. Este artículo revisa y amplía la sencilla demostración matemática del mecanismo de la gravedad, publicada en Electronics World1, y resuelve este problema. El resultado es compatible con la relatividad general y la aproximación newtoniana al sustituir en la ecuación de campo de Einstein la expresión probada de la constante gravitacional universal, que es localmente G = (3/4) H ^ 2 / [(pi) (rho)], donde H es la constante de Hubble y rho es la densidad media del universo circundante. Se ha demostrado que la gravedad es la presión dieléctrica en reacción al Big Bang, algo así como el flujo de aire en la dirección opuesta (pero con el mismo volumen y velocidad) a una persona que camina por un pasillo. Esta reacción dieléctrica hacia adentro debido a las velocidades crecientes de las estrellas que se alejan a una distancia cada vez mayor de nosotros está parcialmente protegida por estrellas y planetas, lo que produce una asimetría y, por lo tanto, una "atracción" hacia cualquier masa. Antes de la observación se predijo que debido a que la gravedad es la reacción a la expansión circundante, la recesión de las supernovas más distantes no se ralentizará1.

La ley empírica de la gravedad que incorpora la constante gravitacional universal no ha sido previamente sometida a ninguna prueba matemática en términos de un mecanismo consistente. Los argumentos habituales de que la gravedad es causada por un tirón elástico se rechazan fácilmente ya que la fuerza resultante aumentaría con la distancia. Sin embargo, Feynman2 ofrece una analogía de presión cualitativa en la que la gravedad es la fuerza de empuje neta cuando los objetos se protegen entre sí de una presión general. Rechaza correctamente la suposición de un tejido espacial particulado, porque las partículas entregan y reciben impulso, lo que provoca un efecto de arrastre. Schutz4 sostiene que la fuente del campo gravitacional en la relatividad general puede considerarse un continuo perfecto, que no produce arrastre: "Un fluido es un continuo que" fluye ". Un fluido perfecto se define como aquel en el que todas las fuerzas antideslizantes son cero y la única fuerza entre los elementos fluidos vecinos es la presión.

La resistencia a los fluidos moleculares adopta la forma de arrastre debido a las partículas que golpean las superficies y se llevan el impulso con su retroceso, y resistencia al desplazamiento debido al desplazamiento del fluido de su volumen a medida que se mueven. Para un fluido continuo, solo se produciría resistencia al desplazamiento. Es bien sabido con fluidos densos que la resistencia al desplazamiento es mayor al iniciar y detener el movimiento de objetos, es decir, aceleración y desaceleración. En el agua, con una densidad casi mil veces mayor que la del aire a nivel del mar, las moléculas están muy juntas y la resistencia al desplazamiento predomina claramente sobre la resistencia a bajas velocidades. Al moverse a través de un fluido, el aire o el agua circundantes fluyen alrededor del objeto, manteniendo la continuidad. Al acelerar desde la velocidad cero y al desacelerar, se inicia o detiene el flujo de agua alrededor del objeto sumergido, lo que aumenta la inercia (resistencia a la aceleración) de la materia en un fluido. Estas consideraciones muestran que una estructura continua de espacio no exhibiría efectos de arrastre, pero produciría una resistencia al desplazamiento. Por tanto, es posible sugerir que la resistencia al desplazamiento del espacio continuo alrededor de partículas subatómicas en el vacío es la causa de la primera ley de Newton, la inercia.

Las ondas en el espacio creadas por partículas subatómicas aceleradas y desaceleradas son bien conocidas (fotones). Las ondas esféricas se crean en los fluidos particulados (como las ondas sonoras esféricas divergentes en el aire) porque las moléculas pueden chocar entre sí al azar. Esto significa estadísticamente que para un gran número de moléculas, la energía se dispersará aproximadamente por igual en todas las direcciones. Sin embargo, el tejido continuo del espacio no permitiría que este mecanismo funcionara. Por lo tanto, este modelo sugiere por qué un fotón no se extiende esféricamente como ondas en fluidos.

La evidencia de la naturaleza física continua de la estructura del espacio también ha sido enfatizada por Catt3, quien señala la impedancia fija de 377 ohmios del vacío a la energía electromagnética. La resistencia de la materia particulada se puede expresar en ohmios / metro, debido al número de partículas en la longitud del material, en lugar de simplemente en ohmios. Esta diferencia sugiere que la estructura del espacio es un continuo no particulado en el que están incrustadas partículas de materia.

Se propuso1 que se debería desarrollar un mecanismo de gravedad para probar rigurosamente todas las consecuencias de este modelo de fluido físico semiespeculativo para la estructura del espacio. Este artículo utilizará primero el modelo propuesto para proporcionar una prueba matemática paso a paso de la ley gravitacional general establecida, incluida la constante universal G, mediante el cálculo de la presión espacial producida en respuesta al Big Bang. Este artículo mostrará entonces que el modelo propuesto predice de manera única que las velocidades de recesión de supernovas distantes no deben retrasarse gravitacionalmente.

De acuerdo con la estructura física de la analogía espacial ya descrita, el volumen geométrico es equivalente a la suma de su volumen de espacio fluido más su volumen de materia. Por tanto, si aceptamos que las estrellas están retrocediendo como muestra la astronomía moderna, debemos aceptar que el tejido del vacío se mueve en la dirección opuesta (hacia nosotros), manteniendo la continuidad del volumen. Si uno camina por un pasillo, un volumen de materia V que se mueve en una dirección estará continuamente equilibrado por un volumen de aire, también V, que se mueve en la dirección opuesta, por eso caminar no crea un vacío.

Dado que la distancia es proporcional al tiempo (el sol está a 8,3 minutos luz de distancia y la próxima estrella a 4,3 años luz, etc.), la afirmación de la constante de recesión del Hubble como la velocidad dividida por la distancia observada es engañosa, ya que las estrellas retrocederán una cantidad adicional durante el intervalo en que la luz viaja hacia nosotros, pero una verdadera 'constante' para la velocidad de recesión es proporcional al tiempo que tarda la luz en llegarnos (que también es el tiempo transcurrido cuando la luz se emitió realmente). Corregir el error de Hubble nos da una constante que tiene unidades de aceleración y conduce directamente a la gravedad.

La presión debida a la aceleración de la estructura del espacio hacia nosotros produce gravedad empujándonos desde todas las direcciones por igual, excepto donde se reduce por el escudo del planeta tierra debajo de nosotros. Por lo tanto, el impulso dieléctrico predominante es el que viene hacia abajo desde las estrellas sobre nosotros, que es mayor que el efecto de protección que llega a través de la tierra. Este es el mecanismo de aceleración debido a la gravedad (Fig. 1). Calcularemos paso a paso la aceleración gravitacional debida a una masa, es decir, la 'curvatura en el espacio-tiempo' que hace que las manzanas y las personas se aceleren al mismo ritmo.
Para obtener las matemáticas completas, consulte:

`` El experimento de Michelson-Morley no ha logrado detectar nuestro movimiento a través del éter, porque el efecto buscado, el retraso de una de las ondas de luz, se compensa exactamente con una contracción automática de la materia que forma el aparato ''. Profesor A.S. Eddington, MA, MSc, FRS (Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy, Cambridge), Espacio-tiempo y gravitación: un esquema de la teoría de la relatividad general, Cambridge University Press, Cambridge, 1921, p. 20.

`` El objeto de referencia físico idealizado, que está implícito en la teoría cuántica actual, es un fluido que impregna todo el espacio como un éter. '' - Sir Arthur Eddington, MA, DSc, LLD, FRS, Teoría de la relatividad de protones y electrones, Cambridge University Press, Cambridge, 1936, pág. 180.


¿Qué es la presión?

La presión generalmente se puede definir como la fuerza, por unidad de área, aplicada a la superficie de algo. Siempre estamos bajo cierta presión, simplemente no nos damos cuenta. Escuchamos sobre la presión del aire en el canal meteorológico, pero en realidad tenemos nuestra propia presión en espacios llenos de aire de nuestro cuerpo como nuestros pulmones, estómago y oídos. Nuestra presión interna suele ser igual a la presión del aire exterior (el peso de la atmósfera empujándonos hacia abajo). Nos sentimos incómodos cuando nos alejamos del nivel del mar, nuestra presión interna ya no es igual a la presión ambiental. Es por eso que nos duelen los oídos cuando subimos en un avión o cuando buceamos demasiado profundo bajo el agua.

Hay algunas formas en que los cambios de presión podrían significar la perdición para los humanos. Uno de ellos es lo que nos sucedería si nos materializáramos en las profundidades del agua sin un traje presurizado: la muerte, en pocas palabras, pero puedo explicarlo.


Presión y par en agua sin gravedad externa

¡Ahora esta geometría es simple y no se requiere imaginación 3D!
Pero sin gravedad, la presión es la misma en todas partes del agua a menos que el agua sea acelerada. Además, ¿qué mantiene la región aérea en esa geometría? debe haber un recipiente rígido que contenga el aire. Your problem becomes the simple case of an arbitrary rigid object withing a uniform pressure.

My question is to know if there is a torque or not, at start the object was small but some people don't see gravity effect. You can imagine an object big enough for have some gravity effect and small enough to be attach on Earth, 1km for example. A sphere with water inside, the air object seems to have a torque.

My program, the torque is big compared to water force:

//tab for contain all point, a point = a molecule of water for example
double t[1000][1000]

doble
d=0,
Fx=0, // local force x
Fy=0, // local force y
angle=0,
R=0, // radius
xx=0, // local x force
yy=0, // local y force
id=0, // simulate the gravity formula: 1/d²

// forces on water
TFx1=0, // Torque on left vertical line from direct force
TFy1=0, // Torque on left vertical line from pressure
TFx2=0, // Torque on right vertical line from direct force

// forces on air object
TFy2=0, // Torque on right vertical line from pressure
TFx3=0, // Torque on slope line from direct force
TFy3=0 // Torque on slope line from pressure


// put 1 in tab t if there is a molecule of water
for(i=0i<1000i++)
<
for(j=0j<1000j++)
<
//in the circle put 1
if(((i-500)*(i-500)+(j-500)*(j-500))<=250000)
t[j]=1
else // outside the circle put 0
t[j]=0
// put 0 for the air block part of circle
if(((i-500)*(i-500)+(j-500)*(j-500))>=78400 && ((i-500)*(i-500)+(j-500)*(j-500))<=90000 && i>500 && i<750 && j>500)
<
t[j]=0
>

// put 0 in the vertical volume
for(i=480 i<520 i++)
for(j=500 j<800j++)
t[j]=0


Fx+=xx
Fy+=yy
>
//printf(" x=%i, y=%i, i=%i, j=%i, d=%f, s=%f, xx=%f, yy=%f, angle=%f, Fx=%f, Fy=%f", x, y, i, j, d, id, s, xx, yy, angle, Fx, Fy)
//system("Pause")
>
// printf(" x=%i, y=%i, i=%i, j=%i, d=%f, s=%f, xx=%f, yy=%f, angle=%f, Fx=%f, Fy=%f", x, y, i, j, d, id, s, xx, yy, angle, Fx, Fy)
// system("Pause")
>
R=((double)y-500.0)/10000.0
TFx1+=Fx*R
TFy1=TFy1+(TFy1+Fy)*R
//printf(" Fy=%f, R=%f, TFy=%f", Fy, R, TFy)
//system("Pause")


Fx+=xx
Fy+=yy
>
//printf(" x=%i, y=%i, i=%i, j=%i, d=%f, s=%f, xx=%f, yy=%f, angle=%f, Fx=%f, Fy=%f", x, y, i, j, d, id, s, xx, yy, angle, Fx, Fy)
//system("Pause")
>
// printf(" x=%i, y=%i, i=%i, j=%i, d=%f, s=%f, xx=%f, yy=%f, angle=%f, Fx=%f, Fy=%f", x, y, i, j, d, id, s, xx, yy, angle, Fx, Fy)
// system("Pause")
>
R=((double)y-500.0)/10000.0
TFx2+=Fx*R
TFy2=TFy2+(TFy2+Fy)*R
// printf(" y=%i, Fx=%f, Fy=%f", y, Fx, Fy)
// system("Pause")


Fx+=xx
Fy+=yy
>
//printf(" x=%i, y=%i, i=%i, j=%i, d=%f, s=%f, xx=%f, yy=%f, angle=%f, Fx=%f, Fy=%f", x, y, i, j, d, id, s, xx, yy, angle, Fx, Fy)
//system("Pause")
>
// printf(" x=%i, y=%i, i=%i, j=%i, d=%f, s=%f, xx=%f, yy=%f, angle=%f, Fx=%f, Fy=%f", x, y, i, j, d, id, s, xx, yy, angle, Fx, Fy)
// system("Pause")
>


Ver el vídeo: 35 - Curso Relatividad General Cómo afecta la GRAVEDAD al TIEMPO? (Diciembre 2022).