Căderea prin Pământ ar fi o lovitură

Căderea într-o gaură prin centrul Pământului ar fi dură – mai ales dacă este vorba de frecare. Un nou studiu dezvăluie ce s-ar întâmpla cu un călător îndrăzneț care a sărit printr-un tunel ipotetic prin Pământ, propulsat de forța gravitației, dar împiedicat de rezistența aerului și de frecarea pereților tunelului.

Fizicienii au estimat că, dacă ai sări într-un tunel fără o astfel de rezistență, ai putea ajunge de cealaltă parte în mai puțin de o oră. Dar includeți tragerea și ar putea trece cu mult peste un an până să ajungeți chiar în centrul Pământului – și nu veți ajunge niciodată pe cealaltă parte – raportează oamenii de știință într-o lucrare publicată online pe 3 iunie pe arXiv.org.

„Există o serie de presupuneri pe care trebuie să le faci pentru a rezolva această problemă”, spune fizicianul Alex Klotz de la MIT, care nu a fost implicat în noul studiu. Pentru a simplifica calculele, oamenii de știință au fost nevoiți să facă presupuneri nerealiste: că Pământul este o sferă de densitate uniformă, că Pământul nu se rotește și că nu există nicio forță de frecare sau aer în tunel. „un pas înainte.”

Dacă ai sări într-o astfel de gaură – sau, să zicem, ai merge prin ea pe un sistem futurist de tranzit subteran – gravitația te-ar accelera în jos, crescând rapid viteza. Odată ce ai trecut de centrul Pământului, ai continuat, trăgând în sus. Atractia gravitatiei in interior va incetini treptat ascensiunea pe suprafata opusa. Neglijând rezistența aerului și frecarea, impulsul tău te-ar duce pe cealaltă parte, unde ai putea să poți să ieși din gaură. Adăugarea de drag la amestec complică problema, dar detaliile nu au fost analizate cu atenție până acum.

Dilema este distractiv de gândit, spun autorii studiului, Thomas Concannon și Gerardo Giordano de la King’s College din Wilkes-Barre, Pa. Dar, spune Giordano, „niciunul dintre noi nu crede că această tehnologie va fi disponibilă” în curând. . Provocările tehnice ale construirii unui astfel de tunel ar fi de netrecut. În schimb, problema este un experiment de gândire și un instrument pentru instruirea studenților la fizică.

Pentru a calcula forțele de rezistență cauzate de rezistența aerului în tunel, cercetătorii au presupus că veți călători într-un vehicul cu un profil similar cu cel al unui avion mare. Oamenii de știință au calculat că ți-ar dura 1,8 ani pentru a ajunge la centrul Pământului în astfel de condiții. Dar s-ar putea să nu ajungi nici măcar acolo, pentru că aerul în adâncime ar fi atât de presurizat încât s-ar comporta mai mult ca un solid decât ca un gaz. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că tunelul ar trebui să fie golit de tot aerul pentru a funcționa conform intenției.

Chiar și într-un tunel fără aer, ai simți frecare de la contactul cu pereții sau șinele care ar direcționa naveta subterană. Într-un astfel de scenariu, oamenii de știință au stabilit că va dura aproximativ 19 minute pentru a ajunge la centru. Dar datorită energiei pierdute din cauza frecării, nu ai putea depăși forța gravitațională pentru a ajunge pe cealaltă parte. În schimb, ați cădea înapoi înainte de a ajunge la suprafață și procesul s-ar repeta, făcându-vă să oscilați în jurul nucleului Pământului până când ați încetinit până la oprire în centru.

Noul rezultat poate satisface și mai mult pasionații dornici de fizică. Într-o lucrare din 2015 în Jurnalul American de Fizică, Klotz a rezolvat problema folosind un model realist al densității Pământului pentru prima dată, dar nu a ținut cont de frecare. Când rezultatul a fost acoperit de buletinele de știri online, Klotz spune că comentatorii s-au plâns: „„Acest idiot nici măcar nu a ținut cont de fricțiune – asta e nasol!’”