¿Una mosca que vuela dentro de un tren estacionario sería golpeada por la pared si el tren comienza a moverse?

Voy a citar al usuario de Quora Robert Frost aquí. Esta pregunta se reformula mucho, pero es esencialmente la misma cosa. En la siguiente respuesta, simplemente sustituya ‘helicóptero’ por ‘volar’

Sin otras variables que las enumeradas en la pregunta, lo mismo que le sucede a un helicóptero controlado por radio que está suspendido dentro de un tren estacionado en la estación.

Veamos las variables. La pregunta nos dice que el tren está a muy alta velocidad. No dice que el tren está acelerando o desacelerando, por lo que debemos suponer que la velocidad, aunque muy alta, es constante. Eso significa que las fuerzas que afectan el sistema son las que se muestran aquí:
El tren está experimentando fricción tanto por las ruedas que rozan contra la vía como por el aire que tiene que ser empujado para que el tren avance. Para mantener una velocidad constante, el motor del tren está trabajando lo suficientemente duro como para negar esas fricciones. Por lo tanto, a menos que el aire interior circule por ventilación externa, no hay fuerza neta que afecte el contenido sellado dentro del carro.

Dentro del carruaje tenemos el helicóptero flotando. Está experimentando peso (la gravedad lo está empujando hacia abajo), pero está utilizando su rotor para contrarrestar la gravedad y mantener el helicóptero levitado.

Entonces, ya sea que tengamos un tren estacionado (0 mph o 0 m / s), un tren de muy alta velocidad (150 mph o 67 m / s), un avión de pasajeros (600 mph o 270 m / s), o el International Space La estación (17,500 mph o 7.8 km / s) no importa el contenido dentro, a menos que el vehículo mismo esté acelerando o desacelerando.

Entonces, ¿qué pasaría si pisamos los frenos o aceleramos en el tren? Si pisamos los frenos, el vagón del tren estaría sujeto a desaceleración, pero el helicóptero no lo haría, por lo que el helicóptero avanzaría. Si tocamos el acelerador, el vagón del tren estaría sujeto a la aceleración, pero el helicóptero no lo haría, por lo que el helicóptero se movería hacia atrás. El escenario no es tan perfectamente limpio, porque cualquier movimiento del helicóptero requiere que desplace el aire, pero esas fuerzas son pequeñas.

Esto es realmente algo que es interesante observar en la Estación Espacial Internacional (ISS). Está viajando a una velocidad muy alta y, sin embargo, un miembro de la tripulación flota dentro sin darse cuenta de si la ISS se mueve a 17,500 mph (7.8 km / s) o si está estacionaria. Sin embargo, debido a que la ISS está experimentando una aceleración lineal (una desaceleración) debido al arrastre externo, en realidad podemos observar que durante un período de tiempo, los objetos que están flotando dentro del vehículo avanzarán lentamente porque no están experimentando la misma desaceleración hasta hacen contacto con una superficie. Este movimiento del objeto flotante es lento, pero fácilmente observable en una película acelerada o antes y después de los disparos. Hay una advertencia de que el aire dentro del vehículo circula usando convección forzada para que también pueda mover objetos y afectar el escenario, por lo que debe tenerse en cuenta.

Fuente: la respuesta de Robert Frost a ¿Qué pasará con un helicóptero controlado por radio cuando está suspendido dentro de un tren que circula a muy alta velocidad? ¿Qué factores deciden que un objeto es parte del sistema? ¿RC helicóptero seguiría siendo parte del tren del sistema? ¿Qué factor lo decide?

Kamran

No, porque la mosca vuela por el aire y el aire se mueve junto con el tren.

Sin embargo, para ser realmente pedante, si la mosca simplemente volaba muy cerca de una pared cuando el tren se detuvo y de repente se sobresaltó, la inercia de la Mosca lo mantendría quieto y la pared lo golpearía. Sin embargo, tendría que estar muy cerca de la pared, por ejemplo, preparándose para aterrizar. Esto se debe a que una mosca es extremadamente ligera y cuando está volando, el aire se siente muy “espeso” para él. Siente que está nadando en el agua. Entonces, cuando el tren comenzó a moverse y el aire comenzó a moverse, lo empujaron bastante rápido.

Así que ahí está tu lección y mecánica newtoniana avanzada. Salud

Esta es también la razón por la cual los aviones que vuelan hacia el este o hacia el oeste pueden volar bien y llegar a su destino aproximadamente al mismo tiempo, independientemente de la dirección en que vuelen. El aire gira con la Tierra.

No, el tren toma el aire con el que vuela la mosca, a menos que alguien haya abierto todas las ventanas para que el aire acelere más o menos * al mismo ritmo que el tren.
Cuando piense en este tipo de situaciones, debe recordar incluir todos los componentes involucrados
El tren, la mosca y el aire en el vagón.

* el aire es compresible, de modo que cuando el tren acelera, el aire se comprimirá ligeramente hacia la parte trasera y luego, una vez que la aceleración se detenga, se descomprimirá nuevamente. Verías que la mosca se mueve hacia atrás y luego regresa.

Cuando un avión acelera antes de despegar, lo empujan a su asiento. Una mosca no es diferente. La aceleración repentina del tren empujará a la mosca hacia atrás y, a menos que la mosca aplique fuerza adicional para mantener la misma aceleración que el tren, eventualmente golpeará la pared.

Ahora, es poco probable que la mosca no pueda hacer esto, de modo que golpear la pared también es poco probable, pero en términos de física simple, golpeará la pared a menos que haga algo para evitarlo.

No. La falacia en la pregunta proviene de la palabra “adentro”. Cuando el tren se mueve, el volumen de aire dentro del tren se mueve con el tren. La mosca se mueve solo en la masa de aire. La mosca tiene muy poca inercia para ser superada mientras el tren se mueve.

No, por la misma razón que no te golpean en la silla en algún momento: tú, la silla y todo lo demás en el tren aceleran juntos.
La mosca está amortiguada de la pared por una gruesa capa de aire. Puede experimentar cierta presión (igual que nosotros), pero eso es todo.