Cómo dar la vuelta en el espacio exterior

Los astronautas flotan alrededor del interior de la lanzadera espacial porque están en un ambiente libre de gravedad. Esto crea un problema único para los astronautas tratan de realizar su trabajo allá arriba: cómo dar la vuelta.

Debido a que están flotando, cuando los astronautas tiene que dar la vuelta, no pueden hacerlo tan fácilmente como sea posible en la tierra. En la tierra, si usted está de pie en el suelo frente a una forma y quiere dar la vuelta, se utilizan los músculos de las piernas para tirar de los segmentos de la pierna para crear una fuerza de la tierra que te empuja en la dirección que quieren convertir. Para dar la vuelta en el espacio, los astronautas flotantes no pueden empujar fuera de la tierra, ya que no siempre están tocando el suelo! Los astronautas podrían esperar hasta que el movimiento flotante azar les lleva a una pared o el piso o el techo, y luego empujar esa superficie, pero esta espera es tiempo perdido.

Una técnica utiliza para activar mientras flota en el espacio es similar a la técnica utilizada por un gato. Los gatos, como dice el refrán, siempre caen los pies por delante. Como lo hacen con todo el movimiento, las leyes de Newton proporcionan la explicación para los gatos de giro (y astronautas).

Las versiones angulares de las leyes de Newton están relacionados con el efecto de inflexión de una fuerza, llamados torque. Primera ley de Newton dice que un par de torsión desequilibrada provoca un cambio en el movimiento angular de un cuerpo, una aceleración angular. Segunda ley de Newton dice que el tamaño de la aceleración depende directamente del tamaño del par aplicado al cuerpo - un par de torsión más grande provoca una aceleración más grande, y un par motor más pequeño provoca una aceleración más pequeño. Pero la segunda ley de Newton también dice que el tamaño de la aceleración es inversamente proporcional a la resistencia del cuerpo a cambiar de movimiento - una mayor resistencia significa menos aceleración, y menos resistencia significa más aceleración.

La resistencia a los cambios de movimiento angular se denomina Momento de inercia. El momento de inercia depende no sólo de la masa del cuerpo, sino en cómo se distribuye la masa alrededor del eje de rotación. Los seres humanos, y gatos, pueden manipular el momento de inercia moviendo segmentos corporales más cerca, o más lejos de, un eje de rotación. Moviendo segmentos más lejos del eje aumenta el momento de inercia y aumenta la resistencia a los cambios de movimiento angular. Acercando segmentos más cerca del eje reduce el momento de inercia y disminuye la resistencia a los cambios de movimiento angular.

El eje de rotación cuando una persona en posición vertical se da la vuelta para hacer frente a la otra dirección se denomina eje vertical del cuerpo. Es un eje imaginario que recorre el largo del cuerpo de la cabeza a los pies (o el pie a cabeza). Cuando una persona está de pie con los brazos en cerca del cuerpo y los pies juntos, el momento de inercia alrededor del eje vertical está en su valor más bajo.

Mecánicamente, una persona se compone de dos cuerpos separados - la parte superior del cuerpo (cabeza, brazos y tronco, incluyendo la columna vertebral, o espina dorsal) y la parte inferior del cuerpo (pelvis y piernas). El cuerpo superior e inferior del cuerpo pueden girar independientemente alrededor del eje vertical (como cuando se pone de pie en posición vertical y giro de lado a lado - sus giros parte superior del cuerpo, pero sus pies permanecen plantados en el suelo), y cada uno tiene su propio momento de inercia.

Considere un astronauta en una posición vertical mirando hacia la derecha mientras que flota en el espacio. Para activar todo el cuerpo flotante a la izquierda, la técnica utilizada por el astronauta implica los siguientes movimientos:

• Elevar los brazos por encima de la cabeza, mientras que al mismo tiempo, elevar las piernas por delante para crear una posición L del cuerpo: Estos movimientos reducir el momento de inercia de la parte superior del cuerpo y aumentar el momento de inercia de la parte inferior del cuerpo, alrededor del eje vertical.

• Torcer la parte superior del cuerpo hacia la izquierda: Este movimiento de torsión es causada por los músculos en el abdomen y espalda baja. Uno de los extremos de los músculos se conecta a la parte inferior del cuerpo de la pelvis, y el otro extremo se conecta a la parte superior del cuerpo de la columna vertebral y las costillas. El tirón de los músculos es igual en ambos extremos. Cuando los músculos tiran de la parte superior del cuerpo hacia la izquierda, que tire la parte inferior del cuerpo hacia la derecha. La rotación de la parte superior del cuerpo hacia la izquierda es más que la rotación de la parte inferior del cuerpo hacia la derecha porque el momento de inercia de la parte superior del cuerpo es menor que el momento de inercia de la parte inferior del cuerpo.

• La reducción de los brazos para que estén en línea recta en la parte frontal del cuerpo, mientras que al mismo tiempo la reducción de las piernas. Estos movimientos crean una posición L invertida sobre el cuerpo, aumentando el momento de inercia de la parte superior del cuerpo y disminuir el momento de inercia de la parte inferior del cuerpo alrededor del eje vertical.

• Torcer la parte superior del cuerpo hacia la derecha: El tirón de los músculos hacen que el cuerpo superior para girar a la derecha y hace que la parte inferior del cuerpo para girar a la izquierda. La parte inferior del cuerpo gira más, ya que tiene el momento de inercia más pequeño. El cuerpo está alineado en la posición de partida original.

• La repetición de la secuencia de movimientos hasta que el astronauta se enfrenta a la dirección prevista.

Los astronautas tienen que aprender la técnica de manipular el momento de inercia para convertir mientras flota en el espacio, aunque los gatos parecen haber nacido con su versión de la técnica de cableado en su sistema neuromuscular (incluso gatitos casi siempre los pies de la tierra primero). Una versión similar de torsión se puede realizar en la cama elástica, negando la necesidad de ir al espacio exterior para ver cómo manipular el momento de inercia puede permitir la rotación, mientras que en el aire.