Principi di fisica orbitale teorica! WTF?
Mi scuso innanzitutto per la mia incompetenza, i miei studi ingegnereistici sono ormai lontani qualche decennio ma mi sto rimettendo sotto, con molta calma e per piacere personale.
La mia domanda è relativamente semplice, non sono sicuro però che lo siano altrettanto le risposte.
Mi chiedevo quali tipi di fisica bisognerebbe applicare ad un teorico cavo/tether che orbiti intorno alla circonferenza terreste. Ebbene si, immaginando un cavo metallico di un buon conduttore generico (direi ferro) che sia messo in orbita attorno alla Terra. Chiaramente ci sono due tipi di considerazioni da fare, il primo di natura meccanica e cinetica, il secondo di natura elettromagnetica.
Quindi per prima cosa: qual è la minima distanza a cui si può disporre un tale "oggetto"? Cosa influenza questa distanza, per es una qualche velocità di rotazione e cosa ne impedirebbe un collasso, non strutturale, immaginando una resistenza infinita, ma solo gravitazionale (in pratica, cosa gli impedirebbe di "cascare di sotto")? Ovviamente trascuriamo ogni tipo di effetto marea dovuto sia alla Luna che alla massa terrestre variabile sottostante (letteralmente le maree!).
In secondo luogo: quale tipo di corrente verrebbe accumulata su di esso e perchè, ovvero quali principi di elettrodinamica bisognerebbe considerare? Il moto attraverso la magnetosfera di un corpo circolare conduttore ma isolato non mi è esattamente noto quindi ho il dubbio che addirittura non ci sia nessuna corrente accumulata perchè la risultante degli ioni scambiati da e con la magnetosfera sarebbe zero. Ma questo in caso di orbita stazionaria. Cosa cambierebbe se invece l'oggetto in questione avesse una qualche velocità di rotazione? E cosa se considerassimo una qualche forma di collegamento con la Terra sottostante?
Bom scusate se l'esempio è un po' "troppo teorico" (per non dire assurdo e delirante) ma in fondo da quando i fisici non fanno esempi assurdi e deliranti? Chiedetelo al gatto di Schrodinger!
La mia domanda è relativamente semplice, non sono sicuro però che lo siano altrettanto le risposte.
Mi chiedevo quali tipi di fisica bisognerebbe applicare ad un teorico cavo/tether che orbiti intorno alla circonferenza terreste. Ebbene si, immaginando un cavo metallico di un buon conduttore generico (direi ferro) che sia messo in orbita attorno alla Terra. Chiaramente ci sono due tipi di considerazioni da fare, il primo di natura meccanica e cinetica, il secondo di natura elettromagnetica.
Quindi per prima cosa: qual è la minima distanza a cui si può disporre un tale "oggetto"? Cosa influenza questa distanza, per es una qualche velocità di rotazione e cosa ne impedirebbe un collasso, non strutturale, immaginando una resistenza infinita, ma solo gravitazionale (in pratica, cosa gli impedirebbe di "cascare di sotto")? Ovviamente trascuriamo ogni tipo di effetto marea dovuto sia alla Luna che alla massa terrestre variabile sottostante (letteralmente le maree!).
In secondo luogo: quale tipo di corrente verrebbe accumulata su di esso e perchè, ovvero quali principi di elettrodinamica bisognerebbe considerare? Il moto attraverso la magnetosfera di un corpo circolare conduttore ma isolato non mi è esattamente noto quindi ho il dubbio che addirittura non ci sia nessuna corrente accumulata perchè la risultante degli ioni scambiati da e con la magnetosfera sarebbe zero. Ma questo in caso di orbita stazionaria. Cosa cambierebbe se invece l'oggetto in questione avesse una qualche velocità di rotazione? E cosa se considerassimo una qualche forma di collegamento con la Terra sottostante?
Bom scusate se l'esempio è un po' "troppo teorico" (per non dire assurdo e delirante) ma in fondo da quando i fisici non fanno esempi assurdi e deliranti? Chiedetelo al gatto di Schrodinger!
Risposte
"W8W0T":
Mi chiedevo quali tipi di fisica bisognerebbe applicare ad un teorico cavo/tether che orbiti intorno alla circonferenza terreste. Ebbene si, immaginando un cavo metallico di un buon conduttore generico (direi ferro) che sia messo in orbita attorno alla Terra. Chiaramente ci sono due tipi di considerazioni da fare, il primo di natura meccanica e cinetica, il secondo di natura elettromagnetica.
Confesso di non aver capito esattamente il setup di questo esperimento concettuale, ma hai provato a dare un'occhiata a wikipedia?
Non ho ben chiaro quale tipo di orbita/e vorresti far compiere a questo sistema, e non ho capito cosa c'è agli estremi del cavo (serve per capire la questione meccanica), ma posso dire in generale che la corrente viene generata in questi sistemi per via della forza di Lorentz (applicata sugli elettroni di conduzione del metallo).
Magari dal link riesci ad estrarre delle info per continuare la conversazione (a me le questioni di fisica dello spazio interessano da sempre...)
Non ho letto niente di specifico riguardo ai tether perchè di solito si intende appunto un cavo lineare con le estremità ben separate e soprattutto a diverso potenziale, quindi scenario molto diverso sia dal punto di vista meccanico che elettromagnetico. Ma lo spunto è quello: come si genera corrente in un cavo conduttore immerso nel campo magnetico terrestre?
Il mio esempio è diverso perchè questo anello (avente massa, chiaramente) sarebbe concentrico con la terra stessa, per cui prima di tutto da un punto di vista cinetico e gravitazionale non dovrebbe risentire (nè aver alcun influenza) del/sul campo gravitazionale terrestre. Sia che fosse fermo che in moto. Di questo volevo conferma più che altro.
Dal punto di vista elettromagnetico invece, finchè il suo moto di rotazione è solidale con quello terrestre (e quindi del campo magnetico terrestre più che del suolo a cui non è collegato) non dovrebbe accumulare carica. Di questo non è che sia sicurissimo però. Ma se ci fosse una qualche velocità relativa, immagino che un'enorme quantità di carica verrebbe accumulata e allora mi chiedevo intanto "se" e poi "come", nel senso di come si muove, si scarica nell'atmosfera o nello spazio, resta in circolo indefinitamente..... altri comportamenti esotici che non riesco a immaginare..... ? Inoltre in questo caso, visto poi che la Terra ha chiaramente un altro potenziale, cosa succederebbe se fosse teoricamente connesso alla Terra?
Il mio esempio è diverso perchè questo anello (avente massa, chiaramente) sarebbe concentrico con la terra stessa, per cui prima di tutto da un punto di vista cinetico e gravitazionale non dovrebbe risentire (nè aver alcun influenza) del/sul campo gravitazionale terrestre. Sia che fosse fermo che in moto. Di questo volevo conferma più che altro.
Dal punto di vista elettromagnetico invece, finchè il suo moto di rotazione è solidale con quello terrestre (e quindi del campo magnetico terrestre più che del suolo a cui non è collegato) non dovrebbe accumulare carica. Di questo non è che sia sicurissimo però. Ma se ci fosse una qualche velocità relativa, immagino che un'enorme quantità di carica verrebbe accumulata e allora mi chiedevo intanto "se" e poi "come", nel senso di come si muove, si scarica nell'atmosfera o nello spazio, resta in circolo indefinitamente..... altri comportamenti esotici che non riesco a immaginare..... ? Inoltre in questo caso, visto poi che la Terra ha chiaramente un altro potenziale, cosa succederebbe se fosse teoricamente connesso alla Terra?
"W8W0T":
Ma lo spunto è quello: come si genera corrente in un cavo conduttore immerso nel campo magnetico terrestre?
Muovendolo: gli elettroni di conduzione nel metallo vengono trascinati assieme al cavo, e quindi si muovono con all'incirca la velocità media del cavo all'interno del campo magnetico. Per cui sono soggetti a una forza (media) di Lorentz perpendicolare al campo e alla velocità.
Il mio esempio è diverso perchè questo anello (avente massa, chiaramente) sarebbe concentrico con la terra stessa,
Aaahh, ecco, non avevo capito. Quindi è un anellone gigante che sta intorno, per esempio, all'equatore ed è concentrico ad esso, giusto?
per cui prima di tutto da un punto di vista cinetico e gravitazionale non dovrebbe risentire (nè aver alcun influenza) del/sul campo gravitazionale terrestre. Sia che fosse fermo che in moto. Di questo volevo conferma più che altro.
Beh, avendo massa genererà di sicuro un campo gravitazionale, ma in effetti sarebbe in equilibrio (se fosse abbastanza rigido, chiaramente) perché la risultante delle forze si annulla (dando per scontato che sia concentrico alla terra).
Dal punto di vista elettromagnetico invece, finchè il suo moto di rotazione è solidale con quello terrestre (e quindi del campo magnetico terrestre più che del suolo a cui non è collegato) non dovrebbe accumulare carica.
Beh, credo dipenda da come effettivamente viene trascinato il campo magnetico terrestre...bisognerebbe vedere se nel sistema di riferimento solidale con l'anello non ci sono campi elettrici...
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo