Scusa ma se è un corpo è diretto lungo la congiungente oppure se è ortogonale alla congiunente sempre di equilibrio si tratta!Ma se è lungo la congiungente basta una piccola perturbazione per far perdere l’equilibrio(per l’instaurasi di momenti) e quindi è equilibrio instabile…viceversa è equilibrio stabile!Mi sto sbagliando?=
Se l’equilibrio è stabile la perturbazione modifica lo stato, ma dopo poco torna alla condizione di equilibrio.
Se è instabile, in caso di perturbazione il sistema tenderà a spostarsi in una condizione di equilibrio stabile, sempre che ci sia…
Appunto quindi se la posizione lungo la congiungente viene perturbata (posizione di equilibrio instabile), i momenti che si generano a causa del gradiente gravitazionale porteranno il corpo nella posizione di equilibrio stabile, ossia lungo la perpendicolare alla congiungente…no??
Ripeto non ho mai studiato gavitazione mi sto basando sulle mie conoscenze di fisica e meccanica!
In queste situazioni un disegno chiarisce più di mille parole: non ho trovato un’immagine a tema, però posso provare a “sfruttare” un’immagine generale.
Nel caso dell’immagine in allegato (Fonte: Wikipedia) abbiamo un ellissoide: l’asse x rappresenta l’asse di minima inerzia, cioè l’asse rispetto al quale il momento d’inerzia è minimo, mentre l’asse y e z rappresentano gli assi di massima inerzia.
Quindi, se questo corpo fosse un satellite, a causa delle forze di marea si produrrebbero delle coppie che tendono a ruotare il corpo. Teoricamente le posizioni di equilibrio in cui si potrebbe “fermarsi” (in realtà sta sempre ruotando) sarebbero con l’asse x, y o z diretti verso il centro della terra: abbiamo cioè che il corpo ruota con una velocità tale che mantiene sempre lo stesso asse verso la terra. Però solo nel primo caso (asse x diretto verso il centro della terra) l’equilibrio è stabile, quindi a seguito di una perturbazione tende a ritornare in tale stato. Questo significa che “in pratica” è l’unica condizione di equilibrio che si puಠverificare.
Spero di essere stato chiaro!
Davvero, gli effetti del gradiente gravitazionale sono tutt’altro che intuituivi, anch’io che ho dato i due esami di fisica generale di Ingegneria Elettronica ho fatto una gran fatica a capirli!
Magari posso suggerire, per chi volesse vedere l’effetto stabilizzante “all’opera”, di installare l’Orbiter Space Simulator: l’opzione “gravity gradient torque” è attivabile a scelta, e c’è anche uno scenario apposta per vedere come si muove uno Shuttle in LEO a causa del gradiente del campo.
Ritornadando al mio quesito, preciso che non intendevo una stazione governata unicamente dal gradiente di campo, ma piuttosto ad un assetto che, sfruttando l’equilibrio stabile, garantisse un carico di lavoro ridotto ai giroscopi.
Ad ogni modo:
Risposta sensata. Anche se più che ad un traliccio aggiuntivo, avevo pensato ad una ISS assemblata lungo la verticale. Ma i problemi in effetti possono sorgere: ad esempio per alzare l’altitudine orbitale dovrei comunque riorientare ogni volta la stazione in orizzontale, oppure tenere tutto in verticale e applicare la spinta nel mezzo… ma immagino che la struttura in questo modo subirebbe qualche flessione di troppo!
Mi sono reso conto che probabilmente aggiungendo moduli in verticale ci si allontana molto rapidamente dalle condizioni ideali di microgravità, rendendo molto meno sfruttabili i vari laboratori.
In effetti è così.
All’interno di una piattaforma orbitante esiste un ambiente “microgravitazionale” in cui oggetti e persone sono soggetti ad accelerazioni che sono dell’ordine di micro g (vale a dire, 9.8 x 10-6 m/s2, o in altre parole, un milionesimo della gravità terrestre). Queste accelerazioni possono essere suddivise in due classi principali.
La prima classe è quella quasi-stazionaria e si riferisce a quelle accelerazioni che hanno una direzione ed un’ampiezza che cambia in tempi abbastanza lenti, in altre parole su una scala maggiore di 100 secondi (frequenza < 0.01 Hz). Le cause principali di queste accelerazioni sono:
· la resistenza aerodinamica subita dalla piattaforma che è funzione della quota dell’orbita, dell’orientamento della piattaforma, dei cicli giorno/notte, ecc.
· il gradiente di gravità ed effetti rotazionali.
La seconda classe d’accelerazione è quella vibrazionale causata dalle vibrazioni strutturali ed acustiche provocate da:
· apparecchiature a bordo della piattaforma - pompe, ventilatori, centrifughe, compressori, esperimenti, ecc.
· spostamenti dell’equipaggio durante i periodi di manutenzione, di sperimentazione e di allenamento fisico.
· attività di aggancio e di sgancio delle navette shuttle e delle capsule di rifornimento.
Questi disturbi creano delle accelerazioni in un range di frequenze che vanno da 0.01 a 300 Hz.
I livelli delle accelerazioni quasi-stazionarie e vibrazionali sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) sono d’interesse per i ricercatori che studiano gli effetti della gravità ridotta su fenomeni fisici, chimici e biologici. Per questo motivo, l’ISS è stata progettata (ed ha quindi anche un’assetto adeguato) per garantire che i livelli di accelerazione (sia quasi-stazionarie che vibrazionali) siano contenuti entro certi desiderati valori. Questi requisiti riguardano non solo i livelli accettabili d’accelerazione, ma anche dove e per quanto tempo questi limiti di accelerazione devono essere rispettati. La ricerca di condizioni di microgravità quanto più spinte possibili è stata una delle principali specifiche della progettazione della stazione. La quota della stazione, ad es., è stata scelta con lo scopo di limitare il più possibile l’effetto della resistenza aerodinamica. La stazione presenterà, come risultato di questa progettazione, condizioni di gravità residue dell’ordine di 10-6 g, ossia 1 mg. La geometria e la distribuzione di massa della Stazione Spaziale Internazionale sono state progettate in vista di una stabilizzazione a gradiente gravitazionale. La disposizione dei moduli pressurizzati è stata pertanto scelta in modo da minimizzare l’effetto del gradiente gravitazionale sulla gravità residua.
Un’accelerazione è considerata quasi-stazionaria se ha una frequenza tra 0 e 0.01 Hz durante un periodo di 5400 secondi (il periodo di un’orbita). Generalmente queste accelerazioni hanno un ordine di grandezza pari a 1 microg. La resistenza aerodinamica, il gradiente gravitazionale ed altri effetti secondari, che causano l’accelerazione quasi-stazionaria sull’ISS possono essere usati per valutare l’ampiezza dell’accelerazione quasi-stazionaria in un sistema di coordinate con origine nel centro di massa dell’ISS. I risultati di tale analisi hanno la forma di cilindri ellittici, ognuno dei quali rappresenta un livello d’accelerazione (vedi i grafici postati nella discussione da te indicata)
A proposito di detriti e microcollisioni con piccoli meteoriti, quali danni possono causare sull’assetto e sulla struttura? Visto le dimensione deve essere un fenomeno frequente, esiste qualche sistema di difesa?