Астероид Икар

[Ремвер]

А вы сначала измерьте, какое ускорение вы сможете сообщить телу, массой 2000 т. А потом из него надо вычесть ускорение св. падения на Икаре 0,0004 м/с. Результирующее ускорение подставьте в формулу L = (at*2)/2, где а - ускорение, t - время. Хватит ли длины рук L?
К нам в порт как-то пришёл танкер с 4000 т мазута. Рулевой был неопытный и сдавая кормой к оконечности нефтепирса, до конца не погасил скорость. Один из швартовой команды побежал с вытянутыми руками отталкивать корабль, его вернули чуть ли не за шиворот. И вовремя - корабль хоть и полз сантиметры в секунду, этого хватило, чтобы неплохо так помять и покорёжить нефтепирс.

[AlexOrex]

А вы сначала измерьте, какое ускорение вы сможете сообщить телу, массой 2000 т. А потом из него надо вычесть ускорение св. падения на Икаре 0,0004 м/с. Результирующее ускорение подставьте в формулу L = (at*2)/2, где а - ускорение, t - время. Хватит ли длины рук L?

Усилие в 780Н (80кгс) как раз и дает ускорение 0,00039 м/с². То есть надо прилагать для разгона дополнительное усилие. При разгоне глыбы вдоль поверхности астероида на тележке, лежащей на хороших рельсах или на магнитной подвеске, силу тяжести и трения преодолевать не придется, и усилием в 780Н можно будет разогнать глыбу до первой космической на дистанции 600 м. "Бурлак"-космонавт должен будет упираться ногами и руками в перекладины горизонтальной лестницы и тянуть тележку за трос, как силачи, тянущие поезда на Земле. В этом случае он сможет создать и значительно большее усилие. Главное - вовремя отцепиться, когда глыба улетит  на орбиту.

[GEMMA]

А вы сначала измерьте, какое ускорение вы сможете сообщить телу, массой 2000 т. А потом из него надо вычесть ускорение св. падения на Икаре 0,0004 м/с. Результирующее ускорение подставьте в формулу L = (at*2)/2, где а - ускорение, t - время. Хватит ли длины рук L?
К нам в порт как-то пришёл танкер с 4000 т мазута. Рулевой был неопытный и сдавая кормой к оконечности нефтепирса, до конца не погасил скорость. Один из швартовой команды побежал с вытянутыми руками отталкивать корабль, его вернули чуть ли не за шиворот. И вовремя - корабль хоть и полз сантиметры в секунду, этого хватило, чтобы неплохо так помять и покорёжить нефтепирс.

Догадываюсь, что высоты человеческого роста совместно с длиной поднятых рук - не хватит никак. Если только воображаемый астронавт  не обладает мощностью соответствующего массе глыбы порохового заряда.

Что же касается танкера - так ведь, наверное, досталось  и ему - не только нефтепирсу ? Или обшивка танкера осталась невредимой ?!
---------------------------------------------------
По аналогии с танкерным случаем , рассуждения по теме можно немного дополнить. 
Например - астронавт ( с закреплёнными, естественно, ногами ) стоит на поверхности астероида. ( Кстати, горизонт километрового астероида будет отстоять от глаз астронавта всего лишь на 40 метров ). 

Так вот. Другие астронавты или какой-то подъёмный механизм крайне осторожно кладут на плечи астронавта ( или на поднятые вверх его руки ) вышеозначенную двухтысячетонную глыбу. Астронавт принимает груз на себя и стоит теперь под тяжестью 80-и земных килограммов.

Но если глыба уже имеет какую-то скорость падения ( пусть даже и сантиметры в секунду ) - здесь уже человеку только и останется поскорей из-под неё выворачиваться. Чтобы не оказаться  раздавленным.

Поначалу, конечно, человек пошатнётся, немного присядет и, упираясь в глыбу руками, попытается наивно воспрепятствовать её движению вниз. Но с каждой долей секунды, всё больше сгибаясь, астронавт осознАет, что ему противостоит непреодолимая сила ! От которой  единственное спасение - бегство !

Тем более наша  глыба  не просто  движется вниз с какой-то черепашьей заданной скоростью - она ещё и непрерывно убыстряет  свой ход  !  Ускорением 0,0004 м/с*2 !

Сминаясь под натиском глыбы, астронавт, несомненно, скорость эту едва уловимо уменьшит....однако.....как в присказке про слона и дробину, глыба, за оставшееся время падения, скорость свою на момент контакта с преградой ( астронавтом ) даже и превзойдёт....И астронавт, отбежавший подальше, будет иметь возможность наблюдать падение глыбы на астероид.

Расколется ли при этом падении (  со стороной в 9 метров,   каменный )  куб ? Если поставить условием, что в точке достижения поднятых человеческих рук глыба имела скорость в 10 см/сек ? Плюс приращение за счёт ускорения в дальнейшем полёте ! Каким бы ничтожным оно ни являлось. И можно ли пренебречь в этом случае мгновенным приложенным усилием человеческих рук значением в 80 килограммов ?

Ну и, отсюда - какова наибольшая скорость глыбы, которую астронавт худо-бедно смог бы ещё погасить для себя  безопасно ? Скажем, на пути в 1 метр ( стоя, с высоты поднятых рук -  до высоты тех же поднятых рук, но в приседе ) ?

[AlexOrex]

Если астронавт сильный и может принять на руки и плечи 160 кгс, то сможет преодолеть вес глыбы и тормозить ее с теми же 0,00039 м/с². На пути в 1 м можно погасить скорость глыбы за 71,6 сек, начальная скорость составит 0,0279 м/с.

[GEMMA]

Если астронавт сильный и может принять на руки и плечи 160 кгс, то сможет преодолеть вес глыбы и тормозить ее с теми же 0,00039 м/с². На пути в 1 м можно погасить скорость глыбы за 71,6 сек, начальная скорость составит 0,0279 м/с.

Не совсем понимаю: начальная скорость чего ? И в какой точке ? 

[AlexOrex]

Если астронавт сильный и может принять на руки и плечи 160 кгс, то сможет преодолеть вес глыбы и тормозить ее с теми же 0,00039 м/с². На пути в 1 м можно погасить скорость глыбы за 71,6 сек, начальная скорость составит 0,0279 м/с.

Не совсем понимаю: начальная скорость чего ? И в какой точке ? 

Начальная вертикальная скорость глыбы в точке, где космонавт начинает, кряхтя, тормозить глыбу.
Например (чтобы немного приблизить к фантастической реальности): залез шахтер оператор Икарского отдела "ДипСпэйсИндастриз" в пещеру или штольню, проверить, как добывающие автоматы работают. Высота свода штольни над его головой 1 метр. Тут из свода выламывается глыба в 2000т и начинает на него сползать. Через 71,6 с, к моменту, когда глыба опустится на метр, она наберет скорость 0,028 м/с. Космонавт, не будь дурак, упирается в глыбу изо всех сил и создает усилие аж 1560Н. Это позволяет ему затормозить глыбу до нуля за 71,6 с на дистанции в метр. (Дальше он, упираясь в грунт коленями и в глыбу плечами, держит на себе ее груз и вызывает спасателей. Но повреждения скафандра заставляют его действовать. Он, натужившись, разгоняет скалу вверх и выплывает из-под нее.) .

[GEMMA]

AlexOrex, всё понятно. Очень доходчивый расчёт. Подразумевающий достаточно физически сильного астронавта. И свободное падение глыбы на этого астронавта с высоты 1 метр.

Даже и в этом случае, как явствует из расчёта, астронавту только-только достанет свободы маневра.

Я же имел ввиду начальную скорость глыбы ( на момент касания поднятых рук астронавта ) - в 0,1 м/сек ( 10 см/сек ), что значительно больше менее 3-ёх сантиметров в секунду в Вашем примере. Что, конечно, не оставит астронавту ни малейших возможностей свести скорость глыбы к нулю на столь коротком пути. Разве только астронавт не обладает мощью слона, или не имеет в подмогу других астронавтов. Которые, в случае совместных с астронавтом согласованных действий, смогли бы общими усилиями даже и такую быструю глыбу остановить. Сколько человек для этого надобно ? Четверых хватит ?

И ещё. Пусть глыба достигает беспрепятственно поверхности астероида всё с той же ( теперь уже конечной ) скоростью в 10 см/сек. Можно ли прикинуть - расколется ли при падении этот массивный каменный куб со стороной в 7 метров ? Или такое падение выглядеть будет всего лишь мягкой посадкой ?

Для чистоты "эксперимента" считаем падающий куб "приземлившимся" не как-то косо, углом, а плашмя, плотно, на одну из граней. И поверхность астероида в месте падения допускаем ровной, без каких бы то ни было выпуклостей и впадин.

Ну и материал  для обоих столкнувшихся тел берём одинаковым.

Так ЧТО , скорее всего, ожидает глыбу ?

[Ремвер]

Глыба, конечно же без трещин и внутренних дефектов? Прочность по Протодьяконову сколько? Материал "наковальни" (место, куда глыба падает) какой? Надо смотреть какова прочность на сжатие. Горная порода может быть вязкой, может быть хрупкой.

[GEMMA]

Глыба, конечно же без трещин и внутренних дефектов? Прочность по Протодьяконову сколько? Материал "наковальни" (место, куда глыба падает) какой? Надо смотреть какова прочность на сжатие. Горная порода может быть вязкой, может быть хрупкой.

Обыдённый здравый смысл и  вправду подсказывает, что,  не заключай в себе глыба трещины и внутренние дефекты, такая ничтожная скорость импакта ( в реальных условиях ) очень и очень навряд ли способна причинить этой глыбе хоть какой-то ущерб. Остальное, всё правильно, впрямую зависит от прочности на сжатие, упругости, вязкости "наковальни" и глыбы.

С ростом же скорости падения глыбы, даже и наличие означенных  факторов  всё меньше способно оставить её невредимой. Вплоть до полнейшего разрушения не только её самОй, но и немалого количества материала "наковальни" в месте падения.

Представим двухтысячетонную глыбу не каменным кубом, а много более компактным - железным ( объёмом примерно в  250 кубометров и стороной, накругло, в 6,3 м ). Такому кубу не будут страшны при столкновении с гранитным, например,  астероидом   даже и достаточно высокие скорости. Ибо, в отличие от твёрдого камня, железо пластично. И склонно поэтому к деформациям - не расколу.

Так вот - вопрос: по силам ли было бы такому железному кубу ( при очень больших скоростях столкновения ) пронизать километровый астероид насквозь ? А расколоть такой астероид ?

Или же  вся энергия такого куска железа перейдёт в тепловую, явившись причиной взрыва в малозаглублённых слоях астероида   без нанесения ему большого ущерба ?

А каменная глыба при тех же условиях что сотворит с астероидом ?

Скорость, повторяю, допускаем любую. Вплоть до субсветовой.

[Ремвер]

Работая в горнодобывающей промышленности, часто приходится видеть взрывы, обвалы, дробление горных пород с помощью техники и т.д. Могу сказать, что помимо скорости сильно влияет масштаб, размеры, масса глыбы. Это возвращает нас к обсуждению в начале темы, когда космонавт в условиях ничтожной силы тяжести, тем не менее с трудом справляется с глыбой.

Для того, чтобы посмотреть минеральный состав, геологу нужно расколоть камень, глянуть на свежий скол. Допустим, я забыл молоток и мне приходится швырять камень об скалу. Маленький камень расколоть очень трудно. Камень побольше, хоть и тяжелее швырять, расколоть уже легче. Огромный блок, отвалившийся от уступа раскалывается наверняка. Достаточно большие астероиды, плавно причалившие друг к другу, тем не менее дробятся в щебень и пыль. Даже из-за эффекта Ярковского, горные породы раскрутившегося астероида не выдерживают деформации на разрыв.

Тем более, при большой скорости соударения, хоть железный куб, хоть иридиевый снаряд, вряд ли войдут в горную породу на сколько-нибудь значительную глубину, тем более не прошьют насквозь. Тут уже материал снаряда и мишени не играет большой роли, если скорость соударения больше скорости распространения сейсмических волн. По сути снаряд превращается в облако плотно сжатого газа с высокой температурой.

[GEMMA]

Для того, чтобы посмотреть минеральный состав, геологу нужно расколоть камень, глянуть на свежий скол. Допустим, я забыл молоток и мне приходится швырять камень об скалу. Маленький камень расколоть очень трудно. Камень побольше, хоть и тяжелее швырять, расколоть уже легче. Огромный блок, отвалившийся от уступа раскалывается наверняка. Достаточно большие астероиды, плавно причалившие друг к другу, тем не менее дробятся в щебень и пыль. Даже из-за эффекта Ярковского, горные породы раскрутившегося астероида не выдерживают деформации на разрыв.

Тем более, при большой скорости соударения, хоть железный куб, хоть иридиевый снаряд, вряд ли войдут в горную породу на сколько-нибудь значительную глубину, тем более не прошьют насквозь. Тут уже материал снаряда и мишени не играет большой роли, если скорость соударения больше скорости распространения сейсмических волн. По сути снаряд превращается в облако плотно сжатого газа с высокой температурой.

Почему маленький камень расколоть гораздо труднее ? Если даже придать соударяющимся поверхностям идеально гладкую форму, всегда имеет место непреложный "закон поверхностей, объёмов и масс", по которому, в результате увеличения  линейных размеров объекта, к примеру, вдвое, поверхность его растёт "квадратично", а масса его и объём - "кубично"- то есть в 4 и 8 раз сответственно. 

Посему имеем всегда относительное отставание роста этого объекта поверхности от объёма его и массы. И тогда, в нашем, только что приведённом, случае, на увеличенную всего лишь вчетверо площадь "ударной" поверхности придётся ввосьмеро бОльшая масса !

И так далее - прогрессивно. Ибо дальнейшее увеличение линейных размеров объёкта в то же ( вдвое ) количество раз, укрупняет площадь ударной поверхности шестнадцатикратно, а вот масса, приложенная к этой поверхности, достигает 64-ёх первоначальных "объектовых" масс !

Иное дело, если эту самую многократно возросшую массу "уместить" на столь же многократно возросшей ( а то и много большей ) поверхности. Это если, положим, железный куб превратить кованием в  железный же лист. Также и с каменной глыбой. Только, уж конечно, не ковкой, а выпиливанием из целой скалы  тонкой двухтысячетонной пластины.

Столкновение  астероидов подчиняется тем же законам. Даже при малой ударной скорости,  и  даже если представить эти два астероида идеальной кубической формы, в ударе взаимно "ложащимися" абсолютно гладкими "гранью на грань" - результаты должны быть плачевны.  А уж тем более - формы неправильной. Когда, например, астероиды  друг в друга врезаются зубцами и выступами - этим зубцам и выступам уж точно дальше "не жить" !

Самый тяжёлый случай имеем, когда астероиды непорочно ровны и круглы. В принципе (  если геометрически )  вся масса таких, неосторожно сошедшихся в пространстве объектов, первоначально приложится к одной, исчезающе малой, точке контакта. В которой сила удара будет почти запредельно огромной.  Немедленно, с самым потрясным эффектом, передающейся в каждого астероида глубь.
----------------------------------------------------------
Относительно стрельбы по километровому астероиду железными, а то и вовсе закалённо-бронебойными снарядами, врезающимися в астероид со страшной скоростью вплоть до субсветовой - здесь и опять сплошные сомнения.

С одной стороны - что есть такое 2 тысячи тонн рядом  с тремя миллиардами ?! РАвно - размеры ! Что ли не есть пылинка наш бронебойный снаряд в сравнении  с астероидным гигантским объёмом ?! Заполненным отнюдь не каким-то дрожащим кисельным желе !

А с другой.....сразу перед глазами картины пробивания и прочего взлома брони не так и большой массой снаряда с совсем не гигантской скоростью....

"Тут уже материал снаряда и мишени не играет большой роли, если скорость соударения больше скорости распространения сейсмических волн. По сути снаряд превращается в облако плотно сжатого газа с высокой температурой"  - пусть оно даже и так, только дальше-то что Нельзя ли подробней ? И не случится ли так, что снаряд, не успев разрушиться, таки пронижет астероид насквозь ? Или, застряв в его недрах, как инородное тело, таки расколет его пополам ?
-------------------------------------------------------------------
И ещё. Пусть бронебойный железный снаряд не пробьёт астероид. И не расколет его. Но свою кинетическую энергию просто обязан ему передать ! Выраженную не только в уродовании того и сего на поверхности-в недрах, но и в сообщении астероиду добавочной скорости !

Которая, приблизительно, если без затрат энергии на разрушение.....масса астероида ( 3 миллиарда тонн ) превосходит снарядную в 1,5 миллиона раз, значит, при скорости снаряда в 280 000 км/сек, астероид убыстрит своё движение в том или ином направлении ( всегда соответствующем полёту снаряда до столкновения ) на целых 186 м/сек ?

Теоретически так.  А практически ?

[Ремвер]

Что уж говорить про вещество астероида, если метеоры сгорают на высотах 60 - 80 км, где по нашим меркам чуть ли не вакуум. Причём зависимость выделившейся энергии от скорости соударения нелинейная. Где-то на форуме видел высказывания, как выглядели бы межгалактические метеоры, врезающиеся в атмосферу на скоростях сотни км/с. А что уж говорить про релятивистские?!! Мгновенная ослепительная вспышка в самых верхних слоях атмосферы, и всё. Никаких хвостов до самой поверхности.

[GEMMA]

Может, и так.

Однако ( всё же ) полное сгорание в атмосфере крайне зависит от объёма метеора и массы. Уже и камешки - не в миллиграммы массой, а чуть покрупнее - способны пронизать атмосферу насквозь. И падают на земную поверхность лишь слегка обгоревшими. Что уж говорить о каменной ( или железной ) глыбе,  массой а 2 000 тонн ! А о более крупных телах - и тем более !

Да и скорости. Как бы выглядел упомянутый Вами межгалактический "метеор", достигший верхних пределов земной атмосферы с быстротой полёта в пространстве в сотни километров в секунду ? и не будь он песчинкой ?  А  хотя бы имел в поперечнике несколько метров ? Про десятки и сотни метров не говорю. 

Закон нелинейный, но успеет ли "разбиться" об верхние слои атмосферы  наш воображаемый "метеор", если мы, наделяя его - или  большей массой при той же скорости, или большей скоростью при неизменной массе - будем пытаться земную атмосферу всё же пробить ? Думаю, для массы хотя бы в 2тысячм тонн, вопрос риторический.

И что произойдёт с земной атмосферой ? Если даже ( по недостаточной мощности "метеора" ) такое пробитие не будет достигнуто ? Вспышка - и всё ?! Никак и ничем не потрясшая атмосферу, выступающую здесь, как мне кажется,  в роли "твёрдого" тела ?

Астероид атмосферы лишён. Посему удар он воспримет непосредственно, полностью !  своими объёмом и массой. Рассуждаем также, как  в первом случае. Воображаем глыбу пусть отдалённо сравнимой с размерами нашего астероида. Чем закончится столкновение этих небесных тел ?  даже и на скорости в пару километров в секунду ? Безусловно, испепеляющим взрывом.

Уменьшаем массу "ударного" тела. Подменяя её, компенсируя - приращением скорости. В силу всё меньших размеров "снаряда", удар, с каждым разом, всё слабее сотрясает поверхность "мишени", а всё больше стремится вглубь. И чем она выше, скорость "снаряда", тем такое  воздействие глубже. Разве не способны при этом внутренние напряжения сплошных астероидных недр "мишень" расколоть ?

Те же напряжения имеем при скорости "снаряда" субсветовой. Соударение, вероятно, обязано сообщить астероиду скорость в 167 метров в секунду. Но как астероид сумеет набрать эту скорость ? Мгновенно ? Тогда ( в таком нереальном примере )  имеем дело с ускорением бесконечных значений.  Обращающим астероид в облако раскалённого газа.
Немгновенно ?  Вот так уже ближе к реальности. Но и такая реальность не может астероид разогнать целиком ! И сразу !  "Восточное полушарие",  подвергнутое  удару "снаряда", будет давить на ещё неподвижное "западное" - и вновь напряжений не избежать !

В Вашем же мнении,  энергией колоссальный удар, едва коснувшись непреодолимой поверхности, мгновенно обращвется в ярчайшую вспышку. А энергия - так ведь по закону сохранения этой энергии, бесследно и не исчезает она ! "Нагревая" окружающее астероид пространство и не причиняя астероиду никакого вреда !

Лучше всего бы на эти вопросы ответил эксперимент. С реальными астероидом, всякого материала и массы глыбами и разными их скоростями. Но где-там ! Только и остаётся пока уповать на расчёты.
--------------------------------------------------------------------------------------
Ладно. Суждения мои дилетантские. И, скорее всего, во многом ошибочны. Цели своей, однако, достиг. С помощью здешних специалистов, немало "астероидных" вопросов для себя прояснил.

Всем спасибо за участие в теме !