Падение пробных тел на МКС

[Khach79]

Здравствуйте господа.
Я тут сижу, книгу читаю, Тейлора и Уилера. Физика пространства - времени.
И вот читаю такой абзац: Горизонтально расположенный вагон длиной 25 метров сбрасывают с высоты 250 метров. В противоположных концах вагона отпускают по одному шарику. В течении падения, а это 7 секунд, эти шарики прилизятся друг к другу на расстояние 0,001метра. Это результат различия в направлениях гравитации по длине вагона.
Теперь меня мучает вопрос: будут ли приближаться друг кк другу тела, отпущеные в разных концах МК станции ? Ведь она находится в постоянном свободном падении.
Помогите, пожалуйста, разобраться.

[Ende]

Тема перемещена из форума «Дискуссионные темы (Ф)» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: не указана.

[Anton_Peplov]

Khach79 в сообщении #1570391 писал(а):

Теперь меня мучает вопрос: будут ли приближаться друг к другу тела, отпущенные в разных концах МК станции ? Ведь она находится в постоянном свободном падении.

В чем Вы видите разницу между МКС и вагоном?

[Dmitriy40]

Khach79 в сообщении #1570391 писал(а):

Ведь она находится в постоянном свободном падении.

Это не совсем так: она не материальная точка и не сферически симметрична.
И вследствие этого пробные тела в разных концах МКС находятся в разных условиях и ведут себя не одинаково.
Подумайте почему в разных. Для начала рассмотрите момент когда МКС повёрнута "вертикально", строго вдоль радиуса к центру Земли (забудем на время бывает ли такое в реальности).

[Khach79]

Anton_Peplov в сообщении #1570404 писал(а):

Khach79 в сообщении #1570391 писал(а):

Теперь меня мучает вопрос: будут ли приближаться друг к другу тела, отпущенные в разных концах МК станции ? Ведь она находится в постоянном свободном падении.

В чем Вы видите разницу между МКС и вагоном?

В том, что МКС - это далеко не вагон. Вагон - железнодорожное транспортное средство, которое, чтоб проверить мою догадку, должно быть поднято на высоту орбиты, разогнано до первой космической, далее на нем проведен эксперимент.
Это очень дорого и мне недоступно. Такое мог бы сделать Илон Маск. Но и он запустил только свою теслу и не на орбиту.
Но зато есть орбитальная станция сопоставимых размеров, которая сделана, мало того, запущена, движется по орбите.
Самое важное, это движется довольно давно, с учетом опыта СССР - полвека. И что самое интересное - там всегда есть люди, далеко не безграмотные, основная работа которых - проводить различные эксперименты и наблюдения.
----
И вот, я подозреваю, что если это так - это должно там наблюдаться!!!!! То есть незакрепленные предметы в разных концах МКС должны (не должны) сближаться.
--------
Таким образом самая важная, для вас, часть моего вопроса свой ответ нашла. Ценность тому, безусловно, нулевая, но я не мог обойти вниманием того, кто хотел мне помочь .

-- 19.11.2022, 09:13 --

Dmitriy40 в сообщении #1570407 писал(а):

Khach79 в сообщении #1570391 писал(а):

Ведь она находится в постоянном свободном падении.

Это не совсем так: она не материальная точка и не сферически симметрична.
И вследствие этого пробные тела в разных концах МКС находятся в разных условиях и ведут себя не одинаково.

НУ так об этом и речь, что МКС (вагон) прямая. И падающие в разных концах вагона шарики сближаются именно потому, что гравитационное поле сферически симметричное, а координаты в вагоне мы берем декартовые (рулетка, лазер, по прямой, вобщем).
И вот мне интересно, тот же вагон, который падает постоянно и не может доупасть, потому, что Земля своей кривизной выбегает из-под вагона, в это м вагоне (МКС) будет наблюдаться этот эффект??

[Dmitriy40]

Khach79
Вот выше Вы правильно сказали про орбиту.
Но ведь орбита у каждой точки будет своя, не одна и та же со всей МКС. Для корпуса МКС орбиты выравниваются силами механического напряжения в материале корпуса, но для свободных пробных тел таких сил уже нет. Значит орбиты будут - какими? Одинаковыми? Разными? Почему? Хотя бы из того положения что я указал выше, как максимально симметричного и потому простого.
Сразу скажу, поведение пробных тел не будет укладываться в простое "сближаются" или "не сближаются". Равно как и сама МКС не просто "падает", а движется по орбите.

[Khach79]

Dmitriy40
Так... Надо обдумать.
Но честно говоря, хотелось бы получить конкретный ответ. В виде "сближаются" или "не сближаются".
Потому, что я долго думал и пытался посчитать, прежде чем написал сюда.
PS И ради Бога, без морализаторства.

[wrest]

Dmitriy40 в сообщении #1570452 писал(а):

Равно как и сама МКС не просто "падает", а движется по орбите.

И еще вращается вроде, т.е. повернута к Земле одной стороной. Но это не точно.

[Khach79]

wrest в сообщении #1570470 писал(а):

И еще вращается вроде, т.е. повернута к Земле одной стороной. Но это не точно.

Мне думается, что вращаться не должна. В терминах падения МКС, как по мне, движется параллельно поверхности. Точнее к касательной, проведенной под точкой пролета.

[Cos(x-pi/2)]

Khach79 в сообщении #1570465 писал(а):

хотелось бы получить конкретный ответ. В виде "сближаются" или "не сближаются".

Ссылка на схематичное, не в масштабе, изображение двух из множества возможных частных примеров движения двух пробных тел в поле тяготения планеты. Слева пример типа примера из книжки; cправа пример, по-видимому, того типа, о котором спрашивает Khach79.

[slavav]

Зачем вам МКС? Пустите пару материальных точек по одной и той же круговой орбите с интервалом в X метров. Интервал не будет меняться (траектория одна, скорость на траектории не меняется).

В случае с вагоном (который тоже не нужен и который висел на месте и стал падать вниз) интервал поменяется, так как точки не следуют по одной траектории. Они летят по радиусам к центру земли. И приближаясь к центру земли они также сближаются между собой (все радиальные орбиты пересекаются в центре земли).

[svv]

А ещё можно привести пример на "удаляются". Два шарика бросаются с высокой скалы вертикально вниз с нулевой начальной скоростью с интервалом в одну секунду. Пока оба шарика летят, скорость первого больше скорости второго на $9.8\;\text{м/с}$, а потому расстояние между ними будет увеличиваться, при этом траектория одна и та же.

[Dmitriy40]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1570515 писал(а):

cправа пример, по-видимому, того типа, о котором спрашивает Khach79.

Простите, но нет: такая ситуация будет лишь если МКС летит осью вдоль своей траектории и при этом вращается строго со своим периодом, чтобы к центру планеты смотрела всегда одна сторона. Это лишь один частный случай возможного движения МКС.
Другой пример: МКС летит "стоймя", всегда вдоль радиус-вектора к центру планеты. Тогда пробные тела в момент освобождения находятся на разном расстоянии от центра планеты и имеют вовсе не круговую скорость для своей орбиты - т.е. полетят каждое по своему эллипсу. Т.е. кроме сближения/удаления будут ещё и смещаться вперёд-назад (отставать-опережать МКС).
Третий пример: МКС летит своей осью перпендикулярно и траектории и радиусу к центру планеты (боком вперёд), пробные тела в момент освобождения имеют вектор скорости не в плоскости с центром планеты, т.е. их круговая орбита будет поворачиваться, причём навстречу друг другу. И если они не столкнутся, то так и будут то сближаться, то удаляться.
И это точно ещё не все возможные варианты, как минимум есть вариант невращающейся (относительно звёзд) МКС летящей вдоль траектории (вдоль разумеется лишь в двух точках траектории, ещё в двух будет "стоймя", в остальных переход между этими).

Khach79
Так что аналогия со свободно падающим вагоном глубоко неверна.

[Khach79]

Cos(x-pi/2) в сообщении #1570515 писал(а):

Слева пример типа примера из книжки; cправа пример, по-видимому, того типа, о котором спрашивает Khach79.

Да. Именно.

-- 20.11.2022, 08:46 --

slavav в сообщении #1570521 писал(а):

Зачем вам МКС? Пустите пару материальных точек по одной и той же круговой орбите с интервалом в X метров. Интервал не будет меняться (траектория одна, скорость на траектории не меняется).

В случае с вагоном (который тоже не нужен и который висел на месте и стал падать вниз) интервал поменяется, так как точки не следуют по одной траектории. Они летят по радиусам к центру земли. И приближаясь к центру земли они также сближаются между собой (все радиальные орбиты пересекаются в центре земли).

Кажется я все понял. Благодарю. Да, согласен. Если бы приближались, то большое тело, тот же МКС, начал бы сам сжиматься вдоль своей скорости.
ПОнятно все. Но надо, конечно пожонглировать этим всем.

-- 20.11.2022, 08:48 --

Dmitriy40 в сообщении #1570535 писал(а):

Cos(x-pi/2) в сообщении #1570515 писал(а):

cправа пример, по-видимому, того типа, о котором спрашивает Khach79.

Простите, но нет: такая ситуация будет лишь если МКС летит осью вдоль своей траектории и при этом вращается строго со своим периодом, чтобы к центру планеты смотрела всегда одна сторона. Это лишь один частный случай возможного движения МКС.
Другой пример: МКС летит "стоймя", всегда вдоль радиус-вектора к центру планеты. Тогда пробные тела в момент освобождения находятся на разном расстоянии от центра планеты и имеют вовсе не круговую скорость для своей орбиты - т.е. полетят каждое по своему эллипсу. Т.е. кроме сближения/удаления будут ещё и смещаться вперёд-назад (отставать-опережать МКС).
Третий пример: МКС летит своей осью перпендикулярно и траектории и радиусу к центру планеты (боком вперёд), пробные тела в момент освобождения имеют вектор скорости не в плоскости с центром планеты, т.е. их круговая орбита будет поворачиваться, причём навстречу друг другу. И если они не столкнутся, то так и будут то сближаться, то удаляться.
И это точно ещё не все возможные варианты, как минимум есть вариант невращающейся (относительно звёзд) МКС летящей вдоль траектории (вдоль разумеется лишь в двух точках траектории, ещё в двух будет "стоймя", в остальных переход между этими).

Тут вообще надо поразмыслить.
Благодарю всех. Кнопки "спасибо" , почему-то, нет.

[Dmitriy40]

Khach79 в сообщении #1570543 писал(а):

то большое тело, тот же МКС, начал бы сам сжиматься вдоль своей скорости.

Это не аргумент: может и сжимается/растягивается, но силы столь малы, что легко превозмогаются силами механического напряжения корпуса.
Это хорошо видно если рассматривать не две точки концов, а три: оба конца и центр. Они все три или лежат на одной прямой (если корпус не искривлён) и соответственно не лежат на общей траектории орбиты, либо они все лежат на траектории орбиты, но тогда не лежат на одной прямой и корпус искривлён (что разумеется вполне допустимо и не опасно, ведь реальная деформация на много порядков меньше предела упругости). И любые промежуточные состояния, например наверняка будет состояние с суммарно минимальными силами механического напряжения в корпусе.

Так что повторю, аналогия со свободно падающим телом уместна лишь если пренебрегаем размерами и формой тела, для материальной точки, одной или нескольких несвязанных (наличие связи, как для корпуса МКС, требует её учёта). Даже про сферически симметричное тело я выше не прав, в нём приливные силы всё равно ненулевые. Ну а раз пренебрегаем, то соответственно и отбрасываем/теряем искомые эффекты, сами, и вопрос об отличии теряет смысл, мы же именно так и выбираем условия чтобы они исчезли.