Esta es una linda pregunta, pero desafortunadamente la respuesta de “física pura” no es tan interesante como podría pensar.
Para lanzadores “normales”:
- La distancia está determinada por la velocidad de la calabaza o lata (suponiendo que se lance en el ángulo correcto).
- El factor limitante es la fuerza que puede aplicar a la calabaza o lata; esto limita directamente la cantidad de aceleración que se puede aplicar.
Si observa esas dos afirmaciones por un tiempo y piensa en la física, aparece un “vacío”: no importa cuán baja sea la aceleración, puede alcanzar la velocidad que desee si continúa acelerando durante el tiempo suficiente . Entonces, con un cañón de aire comprimido, por ejemplo, podría alcanzar la velocidad de escape siempre que tuviera una reserva de aire lo suficientemente grande, un sistema de control / válvula lo suficientemente bueno y un barril lo suficientemente largo.
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En la práctica, la competencia es interesante porque las reglas (imagino) restringen la longitud del barril (no puedo ver una restricción directa, pero restringirán otras cosas que se vuelven equivalentes). Esto no es algo malo: se convierte en un problema de ingeniería en lugar de un problema de física, ¡y en general los problemas de ingeniería son mucho más entretenidos!
Entonces, dado un lanzador lo suficientemente largo, podrías enviar una calabaza o una lata de cerveza a Marte .
Dije “normal” arriba. Existen otras restricciones para los lanzadores extremos:
- Hay algo de resistencia debido al aire y, a altas velocidades, esto podría causar daños directamente o por calentamiento. No creo que necesite tales velocidades, pero puedo estar equivocado (¡necesitaría hacer los cálculos!). Girar la lata como una bala de un cañón estriado también ayudaría con la estabilidad aerodinámica.
- El vacío del espacio exterior puede afectar el proyectil de alguna manera (una lata de cerveza ya está bajo presión; colocarla en el vacío aumenta la diferencia entre el interior y el exterior en una atmósfera). De nuevo, sospecho que esto no es importante.
- Creo que la velocidad de escape es menor que la velocidad del sonido. Si no, volverse supersónico causará problemas (este es realmente un caso extremo de arrastre).
