¿Cuánta fuerza aplicaría el aire al cuerpo (debido a la diferencia de presión entre el interior y el espacio), si un astronauta se sienta en una silla en la luna?

Answer 1

Digamos que la presión inicial del traje es 1 atmósfera y el traje tiene temperatura controlada para que la temperatura permanezca igual entre estar de pie y sentado. Entonces, la relación para la presión cuando el volumen de gas se contrae del estado 1 al estado 2 es

[matemáticas] P_2 = \ frac {V_1} {V_2} \, \ text {atm} [/ math]

Sin embargo, tenga en cuenta que el cuerpo está en equilibrio mecánico con el aire, de modo que el cuerpo no siente fuerza adicional cuando aumenta la presión, de hecho, no siente ninguna fuerza. El traje espacial, por otro lado, sentirá un aumento en la fuerza neta, porque en el exterior del traje espacial está el vacío. Esa fuerza neta es

[matemáticas] F = PA, [/ matemáticas]

es decir, el producto de la presión y el área superficial del interior del traje espacial. Esta fuerza siempre actuará de tal manera que se minimice. Es por eso que los globos son aproximadamente esféricos, porque la relación entre el volumen y el área de superficie es mínima, y ​​esto para una cantidad dada de gas a cualquier temperatura, la fuerza es mínima. Debe comenzar a pensar en la elasticidad particular del material y las cosas pueden volverse más complicadas para geometrías particulares, como un traje espacial que tiene rigidez para que tenga una forma vertical. La respuesta a la cantidad de fuerza que se ejercería sobre el cuerpo cuando el traje trata de alcanzar su confirmación de fuerza mínima no es algo que creo que pueda calcularse fácilmente. Para una esfera perfectamente elástica (sin resistencia a la deformación) con una varilla rígida que conecta dos puntos diametrales, las fuerzas en el extremo de la varilla serían solo la mitad de lo escrito, lo cual es enorme, algo así como la fuerza de peso de 10,000 kilogramos. Pero, por supuesto, un traje tiene rigidez y el astronauta no está fijado en ningún punto del traje. A lo sumo, puedo decir que la fuerza sobre el astronauta es de varios órdenes de magnitud menor.

Answer 2

Si un astronauta usara un traje de “normopresión”, entonces la presión dentro sería de aproximadamente 15 libras por pulgada cuadrada. Eso significa que la presión presionaría sobre el cuerpo del astronauta (tal como lo hace en la Tierra), pero también contra la demanda.

De hecho, los trajes espaciales están llenos de oxígeno al 100% para que puedan correr aproximadamente un tercio de esa presión, haciéndolos más flexibles y frenando las fugas inevitables. Están diseñados además con juntas de volumen constante que evitan que se hinchen inútilmente.

La imagen de arriba muestra la prenda de presión interna para los trajes A7L y A7LB usados ​​por los equipos de Apollo. Las curvas como las de una manguera de secado evitan que las articulaciones se disipen bajo presión. Los cables internos (no visibles) evitan que las circunvoluciones se extiendan bajo presión.

La principal diferencia entre el A7L (a la izquierda) y el A7LB (a la derecha) es la adición de una circunvolución de la cintura que hizo más fácil para las tripulaciones de supervivencia lunar del Apolo 15-17 correr, arrodillarse y sentarse en el rover lunar.