¿Se detendrá alguna vez una bala?

Answer 1

Teóricamente, en un vacío sin fricción, asumiendo solo la gravedad y la fuerza del disparo que le da su velocidad inicial, la bala continuará moviéndose a la misma velocidad horizontal hasta que alcance algo que absorba toda su energía cinética. La fuerza del disparo da la velocidad horizontal de la bala (suponiendo que la pistola esté perfectamente paralela al suelo). Dado que los objetos en movimiento permanecen en movimiento (una de las leyes de Newton), continuaría manteniendo esa velocidad horizontal para siempre. Es por eso que los satélites necesitan muy poco poder para permanecer en órbita. En realidad, se están moviendo a una velocidad horizontal increíble alrededor de la tierra, pero debido a que están en un vacío aproximado, se necesita muy poca energía para mantenerlos en movimiento a esa velocidad.

Mientras tanto, la gravedad ejercería una fuerza vertical constante sobre la bala. Eso haría que la bala se acelere hacia el suelo. Debido a que la fuerza de gravedad * constantemente * opera en la bala, aceleraría hacia el suelo a una velocidad constante, por lo que su velocidad vertical aumentaría continuamente. Esto significa que caería hacia el suelo. Si se moviera lo suficientemente lentamente en la dirección horizontal, golpearía el suelo y, dependiendo de la sustancia a la que golpea, rebotaría o la sustancia absorbería la energía y dejaría de moverse. Sin embargo, teóricamente podría estar moviéndose lo suficientemente rápido horizontalmente como para que la distancia vertical que cubre, por ejemplo, un segundo, sea menor que la curvatura de la tierra sobre la distancia horizontal que cubre. Si esto ocurriera, continuaría cayendo al suelo, pero nunca lo alcanzaría, y en cambio orbitaría la Tierra para siempre. Aún más teóricamente, la bala podría estar moviéndose tan rápido que la distancia a la que cae es mucho menor que la curvatura de la tierra y volaría al vacío del espacio.

Acabas de aprender tu primera lección de cómo ser un científico espacial: el truco es caer, pero perder el suelo.

Answer 2

Asumir que su plano infinito es un vacío … sí, se detendrá eventualmente debido a las fluctuaciones cuánticas aleatorias que proporcionan suficiente energía para detener la bala. Lo más probable es que llevara miles de millones o billones de años, ya que es una posibilidad aleatoria, pero sucederá.

Sin embargo, dado que estamos tratando con infinito tiempo y espacio aquí, la bala también comenzará nuevamente, una vez más debido a fluctuaciones cuánticas aleatorias. Y pare de nuevo. Y comience y pare un número infinito de veces, a todas las velocidades posibles. El infinito es divertido.

Answer 3

La caída de la bala es una cosa real. Básicamente, cuando disparas una bala la gravedad la afectará. La bala golpeará el suelo mucho antes de que realmente “se detenga” avanzando. Vea el siguiente diagrama para una mejor comprensión de la caída de la bala.

Answer 4

Pongamos este problema en la tierra por un momento.

Dado que la Tierra es tan grande, aproximémosla como un plano donde usted se encuentra, y supongamos que está disparando una pistola de calibre relativamente pequeño y baja velocidad paralela a ella.

Todos los objetos de caída libre en la Tierra experimentan la misma aceleración hacia abajo de aproximadamente 9.8 m / s ^ 2. Esta es la constante g (no debe confundirse con G). Esto significa que si disparó el arma desde cinco pies en el aire, la bala tomaría la misma cantidad de tiempo para golpear el suelo como si acabara de caer la bala de cinco pies en el aire.

Esto se debe a que la velocidad horizontal y la aceleración (en este caso, una aceleración negativa debida a la fricción del aire) de la bala no influye en su velocidad vertical o aceleración. Esto se debe a que los dos vectores operan a noventa grados entre sí. La matemática vectorial consiste en trigonometría; se dividen los vectores que forman ángulos extraños entre sí en componentes a lo largo de los ejes de coordenadas, y como los ejes de coordenadas están todos a noventa grados entre sí, los componentes del vector resultantes también lo son. Los componentes vectoriales que son perpendiculares entre sí no tienen componentes que actúen en direcciones iguales o opuestas entre sí. No se influyen entre sí.

Entonces, digamos que su bala viaja a unos 2000 pies por segundo. Digamos que, desde la altura a la que sostienes el arma, la bala (ya sea lanzada o disparada) tardará aproximadamente medio segundo en caer al suelo. Eso significa que, sin obstáculos como la fricción, la bala llegará al suelo a 1000 pies de distancia. Si estamos considerando la fricción del aire, la bala caerá un poco más cerca (porque se desacelerará).

Si ignoramos la gravedad, para que la bala que imaginamos nunca caiga al suelo, pero también ignoremos la fricción del aire, la bala continuará para siempre: como disparar un arma en el espacio profundo. Las cosas no cambian de velocidad sin fuerza. Ninguna fuerza significa una bala infinitamente voladora. En este escenario, en la tierra, dejaría la tierra y volaría directamente al espacio. En tu plano infinito, sin embargo, nunca se detendría.

Sin embargo, si ignoramos la gravedad pero no la fricción, la bala eventualmente se detendrá a la altura exacta a la que la disparó (asumiendo que la tierra es aproximadamente plana) a medida que la fricción de volar a través del aire la hace más lenta. La distancia que recorre en ese escenario depende de la fuerza que ejerza el aire sobre la bala y de la forma de la bala.

Tangente: una buena lección para aprender de esto es que los problemas físicos de tipo “no asuman que no hay fricción” no son una buena manera de ver el mundo fuera de su libro de texto. Pero yo divago.

En resumen: si no consideramos la fricción del aire, sí: cuando toca el suelo. Si no consideramos la fricción del aire, sí: cuando toca el suelo un poco más lejos. Si contamos la fricción pero no la gravedad, sí: cuando la fricción eventualmente obliga a la bala a detenerse muy lejos. Si no contamos ni la fricción ni la gravedad, no: la primera ley de Newton establece que un objeto permanecerá en reposo o en movimiento uniforme en una línea recta, a menos que sea accionado por una fuerza externa.

Curioso corolario: las guerras espaciales podrían librarse a distancias ridículamente largas.

Answer 5

En el mundo real, en este planeta, las balas SIEMPRE se detienen. El que más lejos ha viajado es el IIRC, a unas sesenta o setenta millas, estas “balas” se dispararon desde una pistola super alemana durante la Segunda Guerra Mundial.

En el espacio, pero relativamente cerca de la Tierra, una bala podría entrar en órbita y orbitar la Tierra durante millones de años, pero se espera que incluso una órbita estable decaiga con el tiempo astronómico.

En teoría, en el espacio profundo, fuera de las galaxias, una bala podría viajar casi para siempre, pero incluso en el espacio intergaláctico, la gravedad todavía existe, el polvo y los gases siguen existiendo, y la bala eventualmente sería atraída por una estrella y la impactaría. Esto podría llevar mil millones de años, pero aún así sucedería, EVENTUALMENTE.

Se me ocurre que los cohetes utilizados para propulsar los ICBM, que son misiles espaciales, son lo suficientemente poderosos para poner satélites en órbita, algunos de ellos, por lo que una falla en un ICBM podría, en teoría, poner en órbita la típica carga útil de una bomba nuclear, Debido a un mal funcionamiento. Tal “bala” podría viajar por muchos años.

Answer 6

No se “desacelerará” en el vacío, porque su movimiento es solo relativo. Sin embargo, volverá al movimiento relativo de la Tierra, tan pronto como lo alcance (y cambiará su velocidad de rotación ligeramente).

Una bala que caiga directamente de su mano, y una bala que dispare horizontalmente dentro de un vacío, golpeará la Tierra exactamente en el mismo instante. Y antes de ese momento su velocidad horizontal nunca habrá disminuido.

Pero dado que la tierra es redonda, se ha inclinado hacia abajo en este pedacito. Si disparáramos una bala a ~ 5 millas por segundo, seguirá cayendo, pero la tierra descenderá a la misma velocidad.

La luna también está cayendo hacia la tierra desde su camino recto exactamente de la misma manera. Esto se llama una órbita.

Answer 7

Hay un arrastre continuo de aire que hace que se desacelere continuamente.

También las fuerzas de la gravedad están trabajando en él tirando hacia abajo.

Suponiendo que se disparó horizontalmente al plano de una tierra plana, básicamente en el tiempo que lleva la caída desde la altura inicial de la pistola a la tierra, golpeará el suelo simplemente debido a la gravedad.

Durante el tiempo en que cae a tierra, se aleja del arma una distancia igual a su velocidad multiplicada por el tiempo que tarda en caer.

La desaceleración debida a la resistencia del aire no acelera la caída, pero asegura que la bala no irá tan lejos como si no hubiera resistencia, porque la velocidad promedio se reduce durante el vuelo.

Answer 8

Creo que disparar hacia adelante no cambia nada, caerá al mismo ritmo que si lo hubieras sacado del cañón. Si estás a 32 pies sobre la tierra, caerá por un segundo de cualquier manera. Sin embargo, estará mucho más lejos cuando aterrice un segundo más tarde si se dispara, sin embargo.