Greutatea - mai precis, microgravitatea - este o stare specială în afara Pământului (sau a oricărei alte) gravitații, atunci când practic nu este simțită, iar corpul astronautului se află într-o stare de cădere liberă neîncetat. Gravitația zero poate fi experimentată, de exemplu, într-un lift sau un avion cu cădere liberă (astfel de avioane acrobatice sunt folosite pentru antrenament în gravitație zero artificială) sau pe orbita Pământului, pe Stația Spațială Internațională. Expunerea pe termen lung la gravitația zero are un efect dăunător asupra stării fizice a astronauților, așa că oamenii de știință studiază cum să reducă nivelul pierderii musculare și osoase în condiții de microgravitație, pentru a proteja viitorii călători pe Marte și nu numai. Literal, șase luni petrecute pe orbită provoacă modificări ireversibile în corpul uman.
Expunerea prelungită la gravitația zero duce la probleme de sănătate - acesta este un fapt. De exemplu, oamenii știu deja că astronauții zburători vor putea experimenta o gamă largă de probleme medicale, inclusiv pierderea mușchilor, deficiența de calciu, funcția cardiopulmonară afectată, deficiența vizuală și chiar imunitatea slăbită. Cercetătorii de la spitalul Henry Ford din Michigan au adăugat o altă problemă la această listă - greutatea sa dovedit a distruge articulațiile care nu se recuperează nici după întoarcerea pe Pământ.
Greutatea ca forță cu care acționează orice corp pe o suprafață, suport sau suspensie. Greutatea apare din cauza atracției gravitaționale a Pământului. Numeric, greutatea este egală cu forța de greutate, dar aceasta din urmă se aplică pe centrul de masă al corpului, în timp ce greutatea este aplicată pe suport.
Greutatea - greutate zero, poate apărea dacă nu există o forță gravitațională, adică corpul este suficient din obiecte masive care îl pot atrage.
Stația Spațială Internațională este situată la 350 km de Pământ. La o astfel de distanță, accelerația gravitației (g) este de 8,8 m / s2, ceea ce este cu doar 10% mai puțin decât la suprafața planetei.
În practică, rar te întâlnești - efectul gravitațional există întotdeauna. Cosmonauții de pe ISS sunt încă afectați de Pământ, dar greutatea este prezentă acolo.
Un alt caz de imponderabilitate apare atunci când forța gravitațională este compensată de alte forțe. De exemplu, ISS este supusă forței gravitaționale, ușor redusă din cauza distanței, dar stația se mișcă și pe o orbită circulară cu prima viteză cosmică și forța centrifugă compensează gravitația.
Greutatea pe Pământ
Fenomenul de imponderabilitate este posibil și pe Pământ. Sub influența accelerației, greutatea corporală poate scădea și chiar poate deveni negativă. Un exemplu clasic dat de fizicieni este ascensorul care cade.
Dacă liftul se deplasează în jos cu accelerația, presiunea pe podeaua liftului și, prin urmare, greutatea, va scădea. Mai mult, dacă accelerația este egală cu accelerația gravitației, adică ascensiunea cade, greutatea corpurilor va deveni zero.
Greutatea negativă este observată dacă accelerația ascensorului depășește accelerația de cădere liberă - corpurile din interior se „lipesc” de tavanul mașinii.
Acest efect este utilizat pe scară largă pentru a simula greutatea în antrenamentul astronauților. Avionul, echipat cu o cameră de antrenament, se ridică la o înălțime considerabilă. După aceea, se scufundă de-a lungul unei traiectorii balistice, de fapt, la suprafața pământului mașina este nivelată. Când scufundați de la 11 mii de metri, puteți obține 40 de secunde de greutate, care este utilizată pentru antrenament.
Există o concepție greșită conform căreia astfel de oameni interpretează figuri complexe, cum ar fi „bucla Nesterov”, pentru a obține greutatea. De fapt, pentru antrenament, se folosesc aeronave de pasageri în serie modificate, care sunt incapabile de manevre complexe.
Expresia fizică
Formula fizică a greutății (P) cu mișcarea accelerată a suportului, indiferent dacă este un corset în cădere sau un plan de scufundare, este după cum urmează:
unde m este greutatea corporală,
g - accelerația gravitației,
a - accelerarea suportului.
Dacă g și a sunt egale, P = 0, adică se obține greutatea.
Ce este imponderabilitatea? Cupe plutitoare, capacitatea de a zbura și de a merge pe tavan, de a muta cu ușurință chiar și cele mai masive obiecte - aceasta este ideea romantică a acestui concept fizic.
Dacă întrebi un astronaut ce este lipsa de greutate, el îți va spune cât de greu este în prima săptămână la bordul stației și cât timp după întoarcere trebuie să-ți revii, obișnuindu-te cu condițiile de greutate. Cu toate acestea, fizicianul va omite astfel de nuanțe și va dezvălui conceptul cu precizie matematică folosind formule și numere.
Definiție
Să începem să ne cunoaștem fenomenul prin dezvăluirea esenței științifice a problemei. Fizica definește imponderabilitatea ca o stare a corpului atunci când mișcarea sau forțele sale externe care acționează asupra lui nu duc la presiunea reciprocă a particulelor una asupra celeilalte. Acesta din urmă apare întotdeauna pe planeta noastră atunci când un obiect se mișcă sau se odihnește: este apăsat de gravitație și de reacția opusă a suprafeței pe care se află obiectul.
Excepția de la această regulă sunt cazurile, adică căderea cu o viteză care conferă corpului forța de greutate. Într-un astfel de proces, nu există presiune a particulelor una pe cealaltă, apare greutatea. Fizica spune că starea care apare în nave spațiale și uneori în avioane se bazează pe același principiu. Greutatea apare la aceste vehicule atunci când se deplasează cu o viteză constantă în orice direcție și se află într-o stare de cădere liberă. Un satelit artificial sau livrat pe orbită folosind un vehicul de lansare. Le oferă o anumită viteză, care rămâne după ce dispozitivul oprește propriile motoare. În acest caz, nava începe să se miște numai sub influența gravitației și apare aponderea.
Case
Implicațiile zborului pentru astronauți nu se opresc aici. După întoarcerea pe Pământ, trebuie să se adapteze înapoi la gravitație pentru o perioadă de timp. Ce este greutatea pentru un astronaut care a finalizat un zbor? În primul rând, este un obicei. Conștiința pentru o anumită perioadă refuză să accepte faptul prezenței gravitației. Drept urmare, sunt deseori cazuri în care astronautul, în loc să pună ceașca pe masă, pur și simplu a dat drumul la ea și a realizat greșeala doar când a auzit sunetul vaselor spărgându-se pe podea.
Alimente
Una dintre sarcinile dificile și în același timp interesante pentru organizatorii zborurilor cu echipaj este de a oferi astronauților hrană care este ușor asimilată de corp sub influența greutății într-o formă convenabilă. Primele experimente nu au trezit prea mult entuziasm în rândul membrilor echipajului. Indicativ în acest sens este cazul în care astronautul american John Young, în ciuda interdicțiilor stricte, a adus la bord un sandviș, pe care totuși nu l-au mâncat, pentru a nu încălca și mai mult carta.
Până în prezent, nu există probleme cu diversitatea. Lista de preparate disponibile pentru cosmonauții ruși include 250 de articole. Uneori, o navă de marfă care începe la gară va livra o masă proaspătă comandată de cineva din echipaj.
Baza dietei constă în toate mesele lichide, băuturile și piureurile sunt ambalate în tuburi de aluminiu. Recipientele și cojile produselor sunt gândite în așa fel încât să evite apariția firimiturilor care plutesc în greutate zero și ar putea pătrunde în ochiul cuiva. De exemplu, cookie-urile sunt făcute destul de mici și acoperite cu o cochilie care se topește în gură.
Mediu familiar
La stații precum ISS, încearcă să aducă toate condițiile la condițiile terestre obișnuite. Acestea sunt mâncăruri naționale din meniu și mișcarea aerului necesară atât pentru funcționarea corpului, cât și pentru funcționarea normală a echipamentului și chiar pentru desemnarea podelei și a tavanului. Acesta din urmă are, mai degrabă, o semnificație psihologică. Un astronaut cu gravitație zero nu-i pasă în ce poziție să lucreze, cu toate acestea, alocarea unui etaj condiționat și tavan reduce riscul pierderii orientării și facilitează adaptarea mai rapidă.
Greutatea este unul dintre motivele pentru care nu toată lumea este angajată ca astronauți. Adaptarea la sosirea la gară și după întoarcerea pe Pământ este comparabilă cu aclimatizarea îmbunătățită de mai multe ori. Este posibil ca o persoană cu o stare de sănătate precară să nu poată rezista unei astfel de sarcini.
Trăim într-un moment în care zborurile de nave spațiale în jurul Pământului, către Lună și către alte planete ale sistemului solar nu mai sunt surprinzătoare. Știm că în timpul zborului, astronauții și toate obiectele de pe nava spațială se află într-o stare specială numită starea gravitației zero. Care este această stare și poate fi observată pe Pământ? Greutatea este un fenomen fizic complex. Pentru a o înțelege, trebuie să vă amintiți ceva de la cursul de fizică.
Deci, prin greutatea corpului, ne referim la forța cu care corpul, datorită atracției sale către Pământ, apasă pe suport.
Imaginați-vă că suportul și corpul cad liber. La urma urmei, un suport este și un corp asupra căruia acționează gravitația. Care va fi greutatea corpului în acest caz: cu ce forță va acționa corpul asupra suportului?
Să facem experimentul. Luați un corp mic și agățați-l de un arc atașat la un suport fix. Sub acțiunea gravitației, corpul începe să se deplaseze în jos, astfel încât arcul este întins până când apare o forță elastică care echilibrează forța gravitațională. Dacă tăiați firul care ține arcul de corp, arcul de corp va cădea. Puteți vedea că în timpul toamnei, tensiunea arcului dispare și revine la dimensiunea inițială.
Deci, ce se întâmplă? Când izvorul cu corpul cade, acesta rămâne neatins. Adică, corpul care cade nu acționează asupra arcului care cade împreună cu el. În acest caz, greutatea corpului este zero, dar corpul și arcul cad, ceea ce înseamnă că forța gravitațională acționează în continuare asupra lor.
În același mod, dacă corpul și suportul sau suportul pe care se află corpul cad liber, atunci corpul nu va mai apăsa pe suport sau suport. În acest caz, greutatea corporală va fi zero.
Fenomene similare sunt observate pe nave spațiale și sateliți. Satelitul care se învârte în jurul Pământului, astronautul și toate corpurile din interiorul satelitului sunt în continuă cădere liberă (par să cadă pe Pământ). Ca urmare, corpurile, în timpul toamnei, nu apasă pe suport și nu întind arcul. Se spune că astfel de corpuri se află într-o stare de imponderabilitate („fără greutate”, greutatea este egală cu zero).
Corpurile care nu sunt fixate în nava spațială „plutesc” liber. Lichidul turnat în vas nu apasă pe fundul și pereții vasului, deci nu curge prin orificiul din vas. Pendulele ceasului se odihnesc în orice poziție au fost lăsate. Un astronaut nu are nevoie de niciun efort pentru a menține un braț sau un picior într-o poziție extinsă. Ideea lui despre unde este sus și unde este jos dispare. Dacă spuneți unui corp viteza în raport cu cabina satelitului, atunci acesta se va deplasa drept și uniform până când se ciocnește cu alte corpuri.
site-ul, cu copierea completă sau parțială a materialului, este necesar un link către sursă.
Mai detaliat despre ce este și unde poate fi simțit și va fi discutat în acest articol.
Static
Există două tipuri de imponderabilitate. Este static - observat atunci când se îndepărtează de un obiect cu o masă mare. De exemplu, un corp care a zburat la o distanță considerabilă de planetă. Trebuie însă înțeles că greutatea sa nu dispare complet.
Faptul este că gravitația de la obiecte masive, cum ar fi planete și stele, deși scade odată cu distanța, nu dispare complet. Acțiunea sa se extinde infinit până în toate colțurile Universului, invers proporțional cu pătratul distanței. Acest lucru rezultă din definiția imponderabilității.
Astfel, este imposibil să părăsiți zona de acțiune a câmpului gravitațional.
Dinamic
Un alt tip de imponderabilitate este dinamic. Este testat constant de astronauți și piloți. Efectul câmpului gravitațional al unui obiect masiv poate fi neutralizat prin cădere liberă asupra acestuia. Acest lucru necesită ca obiectul să câștige o anumită viteză și să devină un satelit.
După ce a câștigat viteza necesară, satelitul începe să intre într-o stare de cădere liberă constantă. Obiectele din interiorul acestuia vor fi într-o stare de imponderabilitate. Această viteză se numește prima viteză cosmică.
De exemplu, pentru planeta Pământ, viteza este de aproximativ 8 kilometri pe secundă. Pentru Soare - deja 640. Totul depinde de masa obiectului și de densitatea acestuia. În astfel de locuri în care densitatea ajunge la sute de milioane de tone pe centimetru cub, viteza cosmică se apropie de viteza luminii.
Greutatea pe Pământ
Se pare că se poate experimenta starea de imponderabilitate fără a părăsi planeta. Adevărat, pentru o perioadă foarte scurtă. De exemplu, un pasager într-o mașină care conduce peste un pod curbat va experimenta o greutate pentru o vreme în partea de sus a umflăturii podului.
Pasagerii care călătoresc cu mijloacele de transport în comun pe drumuri accidentate experimentează în permanență efectul greutății de fiecare dată când autobuzul intră într-o gaură sau o denivelare. Sunt în cădere liberă pentru o perioadă scurtă de timp.
Divertisment
Recent, au apărut terenuri de antrenament speciale în industria divertismentului, unde toată lumea poate experimenta lipsa de greutate.
După ce ați trecut un comision medical și ați plătit o anumită sumă de bani, puteți urca la bordul unui avion care zboară de-a lungul unei traiectorii asemănătoare valurilor și, în timpul unui vârf, oamenii pot experimenta o senzație neobișnuită de imponderabilitate timp de o jumătate de minut.
Pilotul aeronavei prin interfon anunță începutul efectului de imponderabilitate. Acest lucru este din motive de securitate. Faptul este că, după o cădere liberă, avionul câștigă rapid altitudine. În același timp, oamenii de la bord experimentează un efect diametral opus - supraîncărcarea.
Uneori această valoare atinge de trei ori valoarea accelerației datorată gravitației. Cu alte cuvinte, greutatea corpului în greutate zero va fi de trei ori greutatea sa naturală. Căderea de la o înălțime de câțiva metri cu o astfel de greutate corporală poate fi foarte ușor rănită.
În aceste scopuri, instructori special instruiți stau la bordul aeronavei în compartimentul cu gravitație zero. Sarcina lor este de a pune pe acei oameni care nu au reușit să îndeplinească intervalul de timp dat la podeaua avionului în timp.
O serie de urcări și coborâri are loc la intervale de până la douăzeci de ori în timpul unui zbor cu avionul.
În Rusia, de exemplu, pentru cei care doresc să experimenteze imponderabilitatea există o centrifugă specială, care este situată în centru pentru instruirea cosmonauților și a piloților. Din nou, după un examen medical și o contribuție monetară de aproximativ 55 de mii de ruble, o persoană poate simți efectul imponderabilității.
Influența asupra corpului uman
Prin definiție, greutatea este absolut inofensivă pentru corpul uman. Dificultățile încep când durează câteva zile, săptămâni sau luni.
În majoritatea cazurilor, acest lucru se aplică numai locuitorilor stațiilor spațiale. Astronauții care au fost la bord de mult timp încep să experimenteze un disconfort semnificativ. Acest lucru se datorează în primul rând mecanismului vestibular.
Pe Pământ, în condiții obișnuite, otolitii aparatului vestibular apasă pe terminațiile nervoase, determinându-ne astfel creierul unde se află vârful și fundul, orientând corpul uman în spațiu.
Greutate și greutate
Este cu totul altă problemă când corpul nu cântărește nimic. Toate procesele din acesta procedează diferit. Din cauza lipsei de presiune din partea otolitilor, apare o încălcare a orientării în spațiu. Conceptul de „sus” și „jos” în spațiu dispare complet. Lipsa activității fizice dăunează și corpului uman. În această stare, țesutul muscular se va atrofia dacă nu se iau măsuri. Țesutul osos suferă, de asemenea, cu degradarea sa. În absența încărcăturii, mai puțin fosfor pătrunde în oasele corpului.
Dificultăți de a mânca și de a înghiți lichide. În același timp, toate lichidele tind să ia o formă sferică, ceea ce face lucrurile de zi cu zi foarte dificile. Chiar și un nas curgător obișnuit cu gravitație zero poate fi un test foarte dificil pentru corp datorită faptului că flegma nu este excretată de gravitație, ci formează picături sferice.
Pentru a menține tonul cerut, astronauții se antrenează constant câteva ore pe zi. Când se culcă, se leagă cu bretele speciale pentru a nu se răni în timpul somnului.
Pentru a hrăni astronauții, au fost dezvoltate alimente speciale în tuburi și pâine care nu se sfărâmă.
Înainte de a experimenta o greutate îndelungată, o persoană trebuie să-și simtă efectul asupra solului pentru a afla cum îl va afecta absența gravitației în viitor.
