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国際宇宙ステーション

スペースコロニーで回転とは逆向きに車で走行したらどうなるのか? 98

ストーリー by nagazou
疑似空飛ぶ車 部門より
物理現象をPCでシミュレーションする動画でおなじみのこーじ氏が、スペースコロニー内部で、その回転と逆向きに自動車で走行したらどうなるかという実験を行っている。スペースコロニーでは、遠心力で重力を発生させている。このため、コロニーの回転と逆向きに自動車を走らせ続けると、最初は普通に走行できるものの、一定の速度以上になると相対的に遠心力がなくなり、自動車本体が浮いてしまう現象が起きている。このほかにも同氏の動画では、構造的に地球上以上にコリオリ力を感じやすいスペースコロニー内部で、反発の強いスーパーボールを投げたときの現象などに関しても動画にして紹介している(回転とは逆向きに走ったら遠心力を打ち消して無重力になるのか?[動画])。

tamaco 曰く、

遠心力が働かなくなって無重力になるのね。
するとスピード違反する車は無重力で事故るな、きっと。

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 15時53分 (#4114024)

    この辺りは、天文学者でSFファンでもある福江純氏が色々と考察されていたはず。
    A・C・クラーク氏『宇宙のランデブー』のラーマ内部の様子とか。
    オニール・シリンダーに穴が開いたとき(要するに『ガンダム』)に、どのくらいの時間で空気が抜けるのか、とか。

    スペースコロニーの世界 : 恒星社厚生閣 [kouseisha.com]

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  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 15時19分 (#4113981)

    ガンダム(逆襲のシャア)にコロニー内を白鳥が飛ぶシーンがある
    今回の自動車と同じような状態になりうると思うのだけど
    コロニーで生まれ育った鳥ならうまく飛べるのだろうか?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      孵ったときからコロニー外壁の角運動量を持ってるし、大気も人工の大地との摩擦に引きずられて自転速度に近い速度で回転していると想定されます。
      非常に高く富士山頂並みの高度まで上昇する鳥か、向かい風に逆らって時速900km以上で飛べる鳥がいたら、あるいは。

      • by Anonymous Coward

        コリオリの力が地球よりも強く働くので、飛び立った瞬間が一番きついかもしれないですね
        あとコロニーの大きさにもよりますが、半径 1km とかだと 100m 飛んだだけでも環境がかなり変わってくるので、白鳥など長距離飛ぶような鳥は厳しいかと

        • by Anonymous Coward

          ググった感じ、1stのコロニーは直径6.4km。
          遠心力で1Gを発生させるなら、0.55rpm だから185m/sec程度の速度?
          逆回転で走る車で無重力を感じるのは相当な速度じゃないと無理じゃないかな?

          上空に行くと急激に気圧が下がる環境で鳥の飛行習性がどうなるか不明だけれど、仮に地上?から100mの高さまで飛んだとしても影響は軽微だね。

          • by Anonymous Coward

            >上空に行くと急激に気圧が下がる環境
            そんな性質ありましたっけ?>スペースコロニーの環境
            回転軸付近では遠心重力を受けないので簡単な装備で飛べる、ってのはあったけど。
            (Zガンダムのカミーユがそのホモアビスとかいうスポーツが得意だった)

            • by Anonymous Coward

              中心は無重力だし、無重力だとなんとなく真空の感じになっちゃう人なんじゃないかな
              結構思い込んでる人いるからな

    • by Anonymous Coward

      モビルスーツパイロットは、「コロニーで飛びたつときは回転方向と逆に飛べ、その方が楽に飛べる」と習うんだろうか?

      • by Anonymous Coward

        現代のロケットのように、自転方向に飛んで速力を利用するのとどっちが効率が良いんだろう。

    • by Anonymous Coward

      同じくガンダムサンダーボルトでコロニー内で飛行機を飛ばしているシーンがあるんのですが
      コロニー内で飛行機を飛ばしたら重力とか揚力とかどうなるのかずっと疑問を持っている。
      あとそもそもコロニー内で接地してない物体はどうなるのか、
      キャッチボールは出来るのか? 風船を手放すとどうなるのか? 色々疑問がある。

      • by Anonymous Coward
        コリオリの力の分だけ補正すればキャッチボールはできる。
        飛行機や風船も離陸時に回転方向にコリオリの力を受けるので、それを打ち消す方向に舵を切らないといずれ落下する。
        コロニー中心軸から地面に向けて落下したミネバは、一定の速度でゆっくりと地面に近づき、接地した瞬間に時速600kmですっ飛ぶ地面に足をすくわれる。(実際にはバナージのあのプチモビが瞬間的に時速600kmまで加速してそれを打ち消した)
        • by Anonymous Coward

          >接地した瞬間に時速600kmですっ飛ぶ地面に足をすくわれる。
          このとおりだと地面面付近では600km/hの風が吹いてることになる。
          地面との摩擦も大気の粘性もあるから大地の回転と同じくらいの速度で大気も回ってて、
          落下するミネバは大気に流されて遠心力が増し最終的には1Gに近い加速度で落下する。
          ただしガンダム世界物理学では引用部分のとおりになるのかもしれん。

      • by Anonymous Coward

        コロニー中心軸に近づけば近づくほど無重力に近くなるので、むしろ飛行は容易になります
        離陸時は通常の飛行機と同様で、中心軸に近づいたらジェット推進などで進めばいいだけです
        着陸時のほうが問題で、回転方向に合わせて着陸しないと対地速度が厳しくなります
        これは直進してくる空母に対して着陸しようとすると(※まず、そんなことしませんが)オーバーランしてしまうのと同じ話になります

        コロニー内で設置してない物体といっても、コロニーの地面(語弊を招きますがあえて地面と言います)からどれだけ離れているかによります。コロニーのサイズ(半径)によりますが、地面から10m程度であれば誤差レベルなので気にする必要はありません

        キャッチボールはできますが、コリオリ力を意識しないと回転方向へ曲がって飛びます
        しかし、これもコロニーのサイズが十分に大きい場合はキャッチボール程度の距離なら無視できます

      • by Anonymous Coward

        なるほどコロニーが十分大きければ大丈夫なのですね、勉強になりました。

  • by hahahash (41409) on 2021年09月16日 17時59分 (#4114148) 日記

    コロニーにおける重力は、惑星等における重力(万有引力)とは異なり、

    コロニー内部の個々の物体が、コロニー外殻に引きずられて円運動をしていて、
    円運動しているそれぞれの物体が、遠心力でコロニー外殻に押しつけられている。

    という状態でしかない。

    なので、物体がコロニーの回転に逆らって移動すると、
    円運動の速度が小さくなり、当然遠心力も小さくなる。

    という認識。

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  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 14時41分 (#4113946)

    コロニー内部が気体で満たされているならば、だけど
    浮いていくにつれて摩擦が減少して動力が伝わらなくなり、空気抵抗で減速するから
    タイヤが空転を始めるぐらいで均衡するんじゃないの?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      他の人も言ってるけど、空気との相対速度が十分あるなら、重力の代わりにダウンフォースで走り続けられるんじゃないかな。

      というか、偏西風のシミュレーションはどうなるんだろ。

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 14時46分 (#4113950)

    地球上でも自動車で第一宇宙速度を超えて走行すれば宇宙空間に飛び出せるしな

    ここに返信
    • それなら対抗して自転車で第二宇宙速度を超えて(ry

    • by Anonymous Coward

      まず走行で第一宇宙速度を出すのは無理だし、第一宇宙速度を超えて水平に走行したとしても宇宙には行かずにその超えた地点を着地点として地球の反対側の2点でバウンドするだけだよ。
      (ジャンプしている間も速度が維持できるというあり得ない前提だが)

      第二宇宙速度を超えて走行できれば宇宙に行けるかもしれない。

      • by Anonymous Coward

        > まず走行で第一宇宙速度を出すのは無理だし
         
        その前に炎の軌跡を残してタイムトラベルしちゃいますよね。

      • by Anonymous Coward

        翻ってコロニーでも逆走したところで無重力になるくらいの速度を出すのは無理じゃないか、
        という話をしてるんだろう。

    • ということは地上をマッハ3で走るゲッター2ならワンチャンあるんか

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 14時51分 (#4113956)

    野球なんかの試合が凄い事になりそうだ。
    この手の想像ってなんかあったなと思ったら、「不思議の国のトムキンス」だわ。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      野球なんかの試合が凄い事になりそうだ。

      1塁を回転方向に配置したコロニースタジアムではなんでもない外野フライが猛烈にスライス軌道を描いて地球出身の外野手は取れなさそう

      本塁を回転方向にしたらいいのかな。でもそれだとフライが本塁方向に戻ってくるしなあ

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 14時52分 (#4113957)

    癌種の砂時計形なら?

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 14時59分 (#4113964)

    最悪は表題

    さて、1Gを発生させる場合にスペースコロニーの外周はどのくらいの回転速度だろう?
    かなり速そうだが…時速60kmで問題になるレベルかな?誰か計算して!

    ここに返信
    • Re:一方通行でおk (スコア:4, 参考になる)

      by simon (1336) on 2021年09月16日 15時09分 (#4113971)

      ガンダム世界のスペースコロニー(円筒型のいわゆる『島3号』)でいうと直径6.5km
      これが2分に1回転で回ってるので速度でいうと時速612km
      F1マシンが全力で走っても半分くらいですな。

      ドーナツ型のスタンフォード・トーラスと言われるタイプだと直径1.6km、1分1回転なので時速96km。
      これなら市販車が普通に走っても無重力になれそう。事故りそう。

      • by Furutanian (18527) on 2021年09月16日 15時17分 (#4113979)

        エアロパーツでダウンフォースを稼げばいいんじゃね?

      • Re:一方通行でおk (スコア:2, すばらしい洞察)

        by Anonymous Coward on 2021年09月16日 17時25分 (#4114116)

        後者の計算、πが抜けております
        大体 300[km/h] になるはずなので、市販車ではちときついかな

      • by Anonymous Coward

        ガンダム0080でバーニィのザクがホバー走行する場面(末期の奴なんでホバー走行できるとか)を思い出した。
        ザクのホバー走行速度はわからなかったけど(シャアザクのホバー走行の1/3とか言わないでね)、
        テレビからホバー走行を見せてくれたドムでも最大381km/hらしいので無重力にはなりませんね。
        ホバー走行だから他コメにあるタイヤ空転の問題もないし。
        そういえばガンダム世界のエレカは高速走行時にタイヤ畳んでホバーモードになるんだよな。
        合う!辻褄が!!

        • by Anonymous Coward

          上流側を取って攻めかかると有利っぽいなぁ。
          コロニー内戦闘では一方通行とまでは言わないけど、坂道で戦ってるような位置格差がありそう。
          しかも高速で動いてないとわからないってのが面白い。

        • by Anonymous Coward

          あくまで疑似的な人工重力だから中心軸近く OR 回転に逆らって飛べば
          みかけの重力は小さくなるのよな。
          F91なんかはコロニー内戦闘が多いので顕著だった。

          そういえばスペースアークが着陸する時は、カタパルトの向きは
          重力が小さくなる方向に向けてたりしなかったのかな?

      • by Anonymous Coward

        一旦宙に浮いてしまった場合、無重力になってもう地面に戻ってこれないってことでいいんかな?飛行機はどうなるんだろ?離陸した後は揚力別に要らない状態にできるってことか。

      • by Anonymous Coward

        そもそも馬鹿正直に1Gを発生させなくてもいい。
        1/2Gとか1/3Gにするだけでステーションの構造とかをだいぶ安上がりにできるから、どうしても必要でない限りわざわざ1G発生させることはないだろう。

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 15時20分 (#4113984)

    中心から半径 10km 地点で 1G になるようなコロニーの回転を考える
    F = rω^2 より、0.299[rpm]
    よって時速は 0.299 x 60 x 2πr = 1127[km/h]
    浮くにはドラッグレースぐらいの車両が必要そう

    同じ計算だと半径 1km で 33.4[rpm]、356[km/h] でスピードはいけそうだけど、回転数的にコロニーの方が成り立たなそう

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      訂正
      x 同じ計算だと半径 1km で 33.4[rpm]、356[km/h]
      o 同じ計算だと半径 1km で 0.945[rpm]、356[km/h]

      1km でも 10km でも、回転数的には大きな差はありませんでした

      • by Anonymous Coward

        かなりGを下げているのだろうが、(特に)ホワイトベースやアーガマの(序にディスカバリー号も)回転はきつそう。

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 17時54分 (#4114141)

    時計回りに走ると遠心力で、
    逆向きに走るとそれが反転して
    近心力になるってことだな

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 18時56分 (#4114201)

    別にスペースコロニーなんてものを持ち出さなくても地上で実験出来るのではないか?
    球や円柱状のケージの中を走るバイクスタントの出し物があるのだから、重力のある地上でも同等の実験が出来るだろう
    模型実験なら個人レベルでも出来るはずだが

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 19時11分 (#4114220)

      実際、遠心力による人口重力の実験は行われています。
      それのおかげで半径500m以上、もしくは毎分1回転以下であれば平気ですが、それを外れると乗り物酔いのような影響が出てしまい、半径100M以下もしくは毎分3回転以上だとほとんどの人間が酔ってしまって、快適に暮らせないことがわかってます。

  • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 20時17分 (#4114273)

    わざわざシュミレーションで試さなくても
    思考実験ですぐに分かることをなぜ?
    オツムの軽い連中をターゲットにして閲覧稼ぎ?

    ここに返信
    • by Anonymous Coward on 2021年09月16日 21時26分 (#4114314)

      こうなるんじゃね?
       ↓
      実験してみる(今回の場合はシミュレーションだが)
       ↓
      予想通り! or なんかちょっと違くね?

      っていうプロセスって結構大事だと思うんだけどなぁ。
      これが必要ないんだったら、学校の授業でやる物理・化学実験なんて必要ないってことになるわなー。

    • 思考実験もシミュレーションも、仮想実験。
      思考実験 [wikipedia.org]は、曖昧で概念的なもの。
      シミュレーションは、モデルを使い、数式・数値を使って行う、より具体的なもの。
      思考実験して、より具体手にな結果を求めてシミュレーションに進むのは普通だろ。
      思考実験上は肯定されても、シミュレーションで否定されることもあるだろうし、実物を使った実験ではまた違った結果を得るかもしれないね。

    • by Anonymous Coward
      シミュレーション
      • by Anonymous Coward

        (正しく発音するのが)手ごわいシミュレーション

typodupeerror

私はプログラマです。1040 formに私の職業としてそう書いています -- Ken Thompson

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