Noll gravitation - närmare bestämt mikrogravitation - är ett speciellt tillstånd utanför jordens (eller någon annan) gravitation, när den praktiskt taget inte känns, och astronautens kropp befinner sig i ett tillstånd av oavbrutet fritt fall. Noll gravitation kan upplevas, till exempel i en fritt fallhiss eller flygplan (sådana akrobatiska flygplan används för träning i artificiell noll gravitation) eller i jordens bana på den internationella rymdstationen. Långvarig exponering för noll gravitation har en skadlig inverkan på astronauternas fysiska tillstånd, så forskare studerar hur man kan minska förlusten av muskler och benmassa vid mikrogravitationsförhållanden för att skydda framtida resenärer till Mars och bortom. Bokstavligen sex månader i omlopp orsakar irreversibla förändringar i människokroppen.
Långvarig exponering för noll gravitation leder till hälsoproblem - detta är ett faktum. Till exempel vet människor redan att flygande astronauter kommer att kunna uppleva ett brett spektrum av medicinska problem, inklusive muskelsvinn, kalciumbrist, nedsatt hjärt -lungfunktion, synskada och till och med försvagad immunitet. Forskare vid Henry Ford -sjukhuset i Michigan har lagt till ytterligare ett problem i den här listan - det har bevisats att viktlöshet förstör leder som inte återhämtar sig även efter att de återvänt till jorden.
Vikt som kraften med vilken kropp som verkar på en yta, stöd eller upphängning. Vikt uppstår på grund av jordens gravitation. Numeriskt är vikten lika med tyngdkraften, men den senare appliceras på kroppens masscentrum, medan vikten appliceras på stödet.
Viktlöshet - nollvikt, kan uppstå om det inte finns någon gravitationskraft, det vill säga kroppen räcker till från massiva föremål som kan locka den.
Den internationella rymdstationen ligger 350 km från jorden. På ett sådant avstånd är gravitationens acceleration (g) 8,8 m / s2, vilket bara är 10% mindre än på planetens yta.
I praktiken träffas man sällan - gravitationseffekten finns alltid. Kosmonauterna på ISS påverkas fortfarande av jorden, men viktlöshet finns där.
Ett annat fall av viktlöshet uppstår när tyngdkraften kompenseras av andra krafter. Till exempel är ISS utsatt för tyngdkraften, något reducerad på grund av avståndet, men stationen rör sig också i en cirkelbana med den första kosmiska hastigheten och centrifugalkraften kompenserar för gravitationen.
Viktlöshet på jorden
Fenomenet viktlöshet är också möjligt på jorden. Under påverkan av acceleration kan kroppsvikten minska och till och med bli negativ. Ett klassiskt exempel från fysiker är en fallande hiss.
Om hissen rör sig nedåt med acceleration minskar trycket på hissens golv, och därmed vikten. Dessutom, om accelerationen är lika med tyngdaccelerationen, det vill säga hissen sjunker, blir kroppens vikt noll.
Negativ vikt observeras om lyftets acceleration överstiger accelerationen av fritt fall - kropparna inuti "fastnar" vid taket på bilen.
Denna effekt används ofta för att simulera viktlöshet i astronautträning. Planet, utrustat med en utbildningskamera, stiger till en avsevärd höjd. Efter det dyker det ner längs en ballistisk bana, i själva verket vid jordytan är bilen jämn. När du dyker från 11 tusen meter kan du få 40 sekunders viktlöshet, som används för träning.
Det finns en missuppfattning att sådana människor utför komplexa figurer, som "Nesterov -slingan", för att få viktlöshet. Faktum är att för utbildning används modifierade seriella passagerarflygplan som inte kan komplicera manövrer.
Fysiskt uttryck
Den fysiska formeln för vikt (P) med accelererad rörelse av stödet, oavsett om det är en fallande kropp eller ett dykplan, är följande:
där m är kroppsvikt,
g - tyngdacceleration,
a - acceleration av stödet.
Om g och a är lika, P = 0, det vill säga viktlöshet uppnås.
Vad är viktlöshet? Flytande koppar, förmågan att flyga och gå i taket, flytta enkelt även de mest massiva föremålen - det här är den romantiska idén med detta fysiska koncept.
Om du frågar en astronaut vad viktlöshet är, kommer han att berätta för dig hur svårt det är under den första veckan ombord på stationen och hur länge efter att du har återvänt måste du återhämta dig och vänja dig vid gravitationens förhållanden. Fysikern kommer dock troligen att utelämna sådana nyanser och avslöja konceptet med matematisk precision med hjälp av formler och siffror.
Definition
Låt oss börja bekanta oss med fenomenet med avslöjandet av frågans vetenskapliga väsen. Fysiken definierar viktlöshet som ett tillstånd i en kropp när dess rörelse eller yttre krafter som verkar på den inte leder till ömsesidigt tryck av partiklar på varandra. Det senare sker alltid på vår planet när ett föremål rör sig eller vilar: det trycks av tyngdkraften och den motsatta reaktionen av ytan på vilken föremålet ligger.
Undantaget från denna regel är fall, det vill säga faller med hastighet, vilket ger kroppen tyngdkraften. I en sådan process finns det inget partikeltryck på varandra, tyngd uppträder. Fysiken säger att det tillstånd som uppstår i rymdskepp och ibland i flygplan är baserat på samma princip. Viktlöshet uppträder i dessa fordon när de rör sig med konstant hastighet åt alla håll och befinner sig i ett fritt fall. En konstgjord satellit eller levereras i en bana med hjälp av ett skjutfordon. Det ger dem en viss hastighet, som bibehålls efter att enheten stänger av sina egna motorer. I detta fall börjar fartyget bara röra sig under påverkan av tyngdkraften och tyngdlöshet uppstår.
Hus
Konsekvenserna av att flyga för astronauter stannar inte där. Efter att ha återvänt till jorden måste de anpassa sig till gravitationen under en tid. Vad är viktlöshet för en astronaut som har genomfört en flygning? Först och främst är det en vana. Medvetenhet under en period vägrar att acceptera det faktum att tyngdkraften förekommer. Som ett resultat är det ofta fall då astronauten istället för att lägga koppen på bordet helt enkelt släppte den och insåg misstaget först när han hörde ljudet av de trasiga disken på golvet.
Näring
En av de svåra och samtidigt intressanta uppgifterna för arrangörerna av bemannade flygningar är att förse astronauter med mat som lätt assimileras av kroppen under påverkan av viktlöshet i en bekväm form. De första experimenten väckte inte mycket entusiasm bland besättningsmedlemmarna. Vägledande i detta avseende är fallet när den amerikanska astronauten John Young, trots strikta förbud, tog ombord en smörgås, som de dock inte åt för att inte kränka stadgan ännu mer.
Hittills finns det inga problem med mångfald. Listan över rätter som är tillgängliga för ryska kosmonauter innehåller 250 föremål. Ibland kommer ett lastfartyg som börjar på stationen att leverera en färsk måltid beställd av någon från besättningen.
Grunden för kosten är alla flytande måltider, drycker och puréer förpackade i aluminiumrör. Behållaren och skalet på produkterna är genomtänkta på ett sådant sätt att man undviker smulor som flyter i tyngdkraften och kan komma in i någons öga. Till exempel görs kakor ganska små och täcks med ett skal som smälter i munnen.
Känd miljö
På stationer som ISS försöker de föra alla förhållanden till de vanliga markförhållandena. Dessa är nationella rätter på menyn och luftrörelsen som är nödvändig både för kroppens funktion och för normal drift av utrustningen, och till och med beteckningen av golv och tak. Det senare är snarare av psykologisk betydelse. En astronaut i tyngdkraft bryr sig inte om vilken position man ska arbeta i, men allokeringen av ett villkorat golv och tak minskar risken för förlust av orientering och underlättar snabbare anpassning.
Viktlöshet är en av anledningarna till att inte alla anställs som astronauter. Anpassning vid ankomst till stationen och efter återkomst till jorden är jämförbar med acklimatisering, intensifieras flera gånger. En person med dålig hälsa kanske inte tål en sådan belastning.
Vi lever i en tid då flygningar med rymdfarkoster runt jorden, till månen och till andra planeter i solsystemet inte längre är överraskande. Vi vet att under flygning befinner sig astronauter och alla föremål på rymdfarkoster i ett speciellt tillstånd som kallas tillståndet noll gravitation. Vad är detta tillstånd och kan det observeras på jorden? Viktlöshet är ett komplext fysiskt fenomen. För att förstå det måste du komma ihåg något från fysikkursen.
Så med kroppens vikt menar vi den kraft med vilken kroppen, på grund av dess attraktion mot jorden, pressar på stödet.
Tänk att stödet och kroppen faller fritt. Ett stöd är trots allt också en kropp som tyngdkraften verkar på. Vad blir kroppens vikt i detta fall: med vilken kraft kommer kroppen att verka på stödet?
Låt oss utföra experimentet. Ta en liten kropp och häng den från en fjäder som är fäst vid ett fast stöd. Under tyngdkraftens verkan börjar kroppen röra sig nedåt, så fjädern sträcks tills en elastisk kraft uppstår i den, vilket balanserar tyngdkraften. Om du klipper tråden som håller fjädern mot kroppen faller fjädern mot kroppen. Du kan se att under hösten försvinner fjäderns spänning och den återgår till sin ursprungliga storlek.
Så vad händer? När fjädern med kroppen faller förblir den osträckt. Det vill säga att den fallande kroppen inte verkar på att våren faller med den. I detta fall är kroppens vikt noll, men kroppen och våren faller, vilket innebär att tyngdkraften fortfarande verkar på dem.
På samma sätt, om kroppen och stödet eller stödet som kroppen vilar på faller fritt, slutar kroppen att trycka på stödet eller stödet. I detta fall kommer kroppsvikten att vara noll.
Liknande fenomen observeras på rymdskepp och satelliter. Satelliten som kretsar runt jorden, astronauten och alla kroppar som finns inuti satelliten befinner sig i kontinuerligt fritt fall (de verkar falla till jorden). Som ett resultat av detta trycker inte kropparna under hösten på stödet och sträcker inte fjädern. Sådana kroppar sägs vara i ett tillstånd av viktlöshet ("ingen vikt", vikten är lika med noll).
Kroppar som inte är fixerade i rymdfarkosten "svävar" fritt. Vätskan som hälls i kärlet trycker inte på kärlets botten och väggar, så det rinner inte ut genom hålet i kärlet. Klockans pendlar vilar i vilken position som helst. En astronaut behöver inte anstränga sig för att hålla en arm eller ett ben i ett utdraget läge. Hans idé om var är upp och var är nere försvinner. Om du berättar vilken kroppshastighet som helst i förhållande till satellitkabinen, kommer den att röra sig rakt och jämnt tills den kolliderar med andra kroppar.
webbplats, med fullständig eller delvis kopiering av materialet, krävs en länk till källan.
Mer detaljerat om vad det är och var det kan kännas, och kommer att diskuteras i denna artikel.
Statisk
Det finns två typer av viktlöshet. Den är statisk - observeras när man rör sig bort från ett föremål med stor massa. Till exempel en kropp som har flugit ett betydande avstånd från planeten. Det bör dock förstås att dess vikt inte försvinner helt.
Faktum är att tyngdkraften från massiva föremål som planeter och stjärnor, även om den minskar med avstånd, inte försvinner helt. Dess handling sträcker sig oändligt långt till alla hörn av universum, omvänt proportionellt mot avståndets kvadrat. Detta följer av definitionen av viktlöshet.
Således är det omöjligt att komma ut ur tyngdfältets verkningszon.
Dynamisk
En annan typ av viktlöshet är dynamisk. Det testas ständigt av astronauter och piloter. Effekten av gravitationens fält av ett massivt föremål kan neutraliseras genom att fritt falla på det. Detta kräver att objektet får en viss hastighet och blir en satellit.
Efter att ha fått den hastighet som krävs börjar satelliten röra sig i ett tillstånd av konstant fritt fall. Objekten inuti det kommer att vara i ett tillstånd av viktlöshet. Denna hastighet kallas den första kosmiska hastigheten.
Till exempel för planeten Jorden är hastigheten cirka 8 kilometer per sekund. För solen - redan 640. Allt beror på objektets massa och dess densitet. På sådana platser där densiteten når hundratals miljoner ton per kubikcentimeter, når den kosmiska hastigheten ljusets hastighet.
Viktlöshet på jorden
Det visar sig att man kan uppleva tillståndet av viktlöshet utan att lämna planeten. Sant, under en mycket kort period. Till exempel kommer en passagerare i en bil som kör på en böjd bro att uppleva viktlöshet ett tag högst upp på broutbukten.
Passagerare som reser med kollektivtrafik på ojämna vägar upplever ständigt effekten av viktlöshet varje gång bussen kör in i ett hål eller en stöt. De är i fritt fall under en kort tid.
Underhållning
På senare tid har särskilda träningsplatser dykt upp i underhållningsindustrin, där alla kan uppleva viktlöshet.
Efter att ha passerat en medicinsk provision och betalat en viss summa pengar kan du gå ombord på ett flygplan som flyger längs en vågliknande bana, och under en topp kan människor uppleva en ovanlig känsla av viktlöshet i en halv minut.
Flygplanets pilot via intercom meddelar början på effekten av viktlöshet. Detta är nödvändigt av säkerhetsskäl. Faktum är att planet efter ett fritt fall snabbt ökar höjden. Samtidigt upplever människor ombord en diametralt motsatt effekt - överbelastning.
Ibland når detta värde tre gånger tyngdaccelerationen. Med andra ord kommer kroppens vikt i noll gravitation att vara tre gånger dess naturliga vikt. Att falla från flera meters höjd med en sådan kroppsvikt kan mycket lätt skadas.
För dessa ändamål sitter specialutbildade instruktörer ombord på flygplanet i facket med tyngdkraft. Deras uppgift är att sätta de människor som inte lyckades uppfylla det givna tidsintervallet till planets golv i tid.
En serie upp- och nedgångar uppstår med en frekvens på upp till tjugo gånger under en flygning.
I Ryssland, till exempel, för dem som vill uppleva viktlöshet finns en speciell centrifug, som ligger i centrum för utbildning av kosmonauter och piloter. Återigen, efter en medicinsk undersökning och ett monetärt bidrag på cirka 55 tusen rubel, kan en person känna effekten av viktlöshet.
Påverkan på människokroppen
Per definition är viktlöshet helt ofarlig för människokroppen. Svårigheter börjar när det varar i flera dagar, veckor eller månader.
I de flesta fall gäller detta bara invånarna på rymdstationer. Astronauter som har varit ombord länge börjar uppleva betydande obehag. Detta beror främst på vestibulär mekanism.
På jorden, under vanliga förhållanden, trycker vestibulära apparatens otoliter på nervändarna, vilket föranleder vår hjärna där toppen och botten är och orienterar människokroppen i rymden.
Vikt och viktlöshet
Det är en helt annan sak när kroppen inte väger något. Alla processer i det går annorlunda. På grund av bristen på tryck från otoliterna inträffar en kränkning av orienteringen i rymden. Begreppet "upp" och "ner" i rymden försvinner helt. Brist på fysisk aktivitet skadar också människokroppen. I detta tillstånd kommer muskelvävnaden attrofi om inga åtgärder vidtas. Benvävnad lider också av dess nedbrytning. I avsaknad av belastning kommer mindre fosfor in i kroppens ben.
Svårigheter att äta och svälja vätska. Samtidigt tenderar alla vätskor att ta en sfärisk form, vilket gör vardagliga saker väldigt svåra. Även en vanlig rinnande näsa i tyngdkraften kan vara ett mycket svårt test för kroppen på grund av att slem inte avlägsnas genom tyngdkraften, utan bildar sfäriska droppar.
För att bibehålla den önskade tonen tränar astronauter konstant i flera timmar om dagen. När de ska sova knyter de sig med speciella remmar för att inte bli skadade under sömnen.
För att mata astronauterna har speciell mat i rör och bröd som inte smulas utvecklats.
Innan man upplever viktlöshet under en lång tid måste en person känna sin effekt på marken för att ta reda på hur frånvaron av tyngdkraft kommer att påverka honom i framtiden.
