Какво е безтегловност от гледна точка на физик и космонавт? Интересни факти за безтегловността Град, в който настъпва състояние на безтегловност

В предишните уроци обсъдихме какво е силата на всемирната гравитация и нейния частен случай - силата на гравитацията, която действа върху телата, разположени на Земята.

Гравитацията е сила, действаща върху всяко материално тяло, разположено близо до повърхността на Земята или друго астрономическо тяло. Гравитацията играе жизненоважна роля в нашия живот, тъй като всичко, което ни заобикаля, е подложено на нейното влияние. Днес ще разгледаме друга сила, която най-често се свързва с гравитацията. Тази сила е телесно тегло. Темата на днешния урок: „Телесно тегло. безтегловност"

Под действието на еластична сила, която се прилага към горния ръб на тялото, това тяло от своя страна също се деформира и поради деформацията на тялото възниква друга еластична сила. Тази сила се прилага към долния ръб на пружината. Освен това тя е равна по големина на еластичната сила на пружината и е насочена надолу. Именно тази еластична сила на тялото ще наричаме неговото тегло, тоест теглото на тялото е приложено към пружината и е насочено надолу.

След като трептенията на тялото върху пружината изчезнат, системата ще достигне състояние на равновесие, при което сумата от силите, действащи върху тялото, ще бъде равна на нула. Това означава, че силата на гравитацията е равна по големина и противоположна по посока на еластичната сила на пружината (фиг. 2). Последната е равна по големина и противоположна по посока на теглото на тялото, както вече установихме. Това означава, че силата на гравитацията е равна по големина на теглото на тялото. Това съотношение не е универсално, но в нашия пример е справедливо.

Ориз. 2. Тегло и гравитация ()

Горната формула не означава, че гравитацията и теглото са едно и също нещо. Тези две сили са различни по природа. Теглото е еластичната сила, приложена към окачването от страната на тялото, а гравитацията е силата, приложена към тялото от страната на Земята.

Ориз. 3. Тегло и тежест на тялото върху окачването и върху опората ()

Нека разберем някои характеристики на теглото. Теглото е силата, с която тялото притиска опора или разтяга окачване, от което следва, че ако тялото не е окачено или не е фиксирано към опора, тогава теглото му е нула. Това заключение изглежда противоречи на ежедневния ни опит. Въпреки това има доста справедливи физически примери.

Ако пружината с окачено на нея тяло се освободи и се остави да падне свободно, индикаторът на динамометъра ще покаже нулева стойност (фиг. 4). Причината за това е проста: товарът и динамометърът се движат с еднакво ускорение (g) и една и съща нулева начална скорост (V 0). Долният край на пружината се движи синхронно с товара, като пружината не се деформира и в пружината не възниква еластична сила. Следователно няма противоеластична сила, която е теглото на тялото, тоест тялото няма тегло или е в безтегловност.

Ориз. 4. Свободно падане на пружина с тяло, окачено от нея ()

Състоянието на безтегловност възниква поради факта, че в земни условия силата на гравитацията придава еднакво ускорение на всички тела, така нареченото ускорение на гравитацията. За нашия пример можем да кажем, че товарът и динамометърът се движат с еднакво ускорение. Ако върху едно тяло действа само силата на гравитацията или само силата на всеобщото притегляне, то това тяло е в състояние на безтегловност. Важно е да се разбере, че в този случай изчезва само теглото на тялото, но не и силата на гравитацията, действаща върху това тяло.

Състоянието на безтегловност не е екзотично, много от вас са го изпитвали доста често - всеки човек, който отскача или скача от каквато и да е височина, е в състояние на безтегловност до момента на приземяването.

Нека разгледаме случая, когато динамометърът и тялото, прикрепено към неговата пружина, се движат надолу с известно ускорение, но не падат свободно. Показанията на динамометъра ще намалеят в сравнение с показанията при неподвижен товар и пружина, което означава, че телесното тегло е станало по-малко, отколкото е било в покой. Каква е причината за това намаление? Нека дадем математическо обяснение въз основа на втория закон на Нютон.

Ориз. 5. Математическо обяснение на телесното тегло ()

Върху тялото действат две сили: силата на гравитацията, насочена надолу, и еластичната сила на пружината, насочена нагоре. Тези две сили придават ускорение на тялото. и уравнението на движението ще бъде:

Нека изберем оста y (фиг. 5), тъй като всички сили са насочени вертикално, една ос ни е достатъчна. В резултат на проектирането и прехвърлянето на термините получаваме, че модулът на еластичната сила ще бъде равен на:

ma = mg - F контрол

F контрол = mg - ma,

където от лявата и дясната страна на уравнението са проекциите на силите, посочени във втория закон на Нютон върху оста y. Според дефиницията абсолютното тегло на тялото е равно на еластичната сила на пружината и като заместим нейната стойност, получаваме:

P = F контрол = mg - ma = m(g - a)

Теглото на тялото е равно на произведението от масата на тялото и разликата в ускоренията. От получената формула става ясно, че ако модулът на ускорение на тялото е по-малък от модула на ускорение на гравитацията, тогава теглото на тялото е по-малко от силата на гравитацията, тоест теглото на тяло, движещо се с ускорено скоростта е по-малка от теглото на тялото в покой.

Да разгледаме случая, когато тяло с тежест се движи бързо нагоре (фиг. 6).

Стрелката на динамометъра ще покаже стойност на телесното тегло, по-голяма от тази на товара в покой.

Ориз. 6. Тялото с тежестта се движи бързо нагоре ()

Тялото се движи нагоре и неговото ускорение е насочено в същата посока, следователно трябва да променим знака на проекцията на ускорението върху оста y.

От формулата става ясно, че сега теглото на тялото е по-голямо от силата на гравитацията, тоест по-голямо от теглото на тялото в покой.

Увеличаването на телесното тегло, причинено от ускореното му движение, се нарича претоварване.

Това важи не само за тяло, окачено на пружина, но и за тяло, монтирано на опора.

Да разгледаме пример, при който едно тяло се изменя по време на своето ускорено движение (фиг. 7).

Колата се движи по мост с изпъкнала траектория, тоест по извита траектория. Ще считаме, че формата на моста е дъга от окръжност. От кинематиката знаем, че колата се движи с центростремително ускорение, чиято големина е равна на квадрата на скоростта, разделена на радиуса на кривината на моста. В момента е в най-високата си точка, това ускорение ще бъде насочено вертикално надолу. Съгласно втория закон на Нютон, това ускорение се придава на автомобила от резултантната сила на гравитацията и силата на реакция на земята.

Нека изберем координатната ос y, насочена вертикално нагоре, и напишем това уравнение в проекция върху избраната ос, заместваме стойностите и извършваме трансформациите:

Ориз. 7. Най-високата точка на колата ()

Теглото на автомобила, според третия закон на Нютон, е равно на модула на опорната реакционна сила (), докато виждаме, че модулът на теглото на автомобила е по-малък от силата на гравитацията, тоест по-малък от тегло на неподвижен автомобил.

При изстрелване от Земята ракетата се движи вертикално нагоре с ускорение a=20 m/s 2 . Какво е теглото на пилота-космонавт в кабината на ракетата, ако масата му е m=80 kg?

Съвсем очевидно е, че ускорението на ракетата е насочено нагоре и за решаването му трябва да използваме формулата за телесното тегло за случая с претоварване (фиг. 8).

Ориз. 8. Илюстрация към задачата

Трябва да се отбележи, че ако неподвижно тяло спрямо Земята има тегло 2400 N, тогава неговата маса е 240 kg, тоест астронавтът се чувства три пъти по-масивен, отколкото е в действителност.

Анализирахме понятието телесно тегло, открихме основните свойства на това количество и получихме формули, които ни позволяват да изчислим теглото на тяло, което се движи с ускорение.

Ако тялото се движи вертикално надолу и неговият модул на ускорение е по-малък от ускорението на гравитацията, тогава теглото на тялото намалява в сравнение със стойността на теглото на неподвижно тяло.

Ако едно тяло се движи вертикално нагоре с ускорена скорост, теглото му се увеличава и тялото изпитва претоварване.

Библиография

1. Тихомирова С.А., Яворски Б.М. Физика (основно ниво) - М.: Мнемозина, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Физика 10 клас. - М.: Мнемозина, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика - 9, Москва, Образование, 1990г.

Домашна работа

1. Определете телесното тегло.
2. Каква е разликата между телесното тегло и гравитацията?
3. Кога настъпва състоянието на безтегловност?

1. Интернет портал Physics.kgsu.ru ().
2. Интернет портал Festival.1september.ru ().
3. Интернет портал Terver.ru ().

На въпроса: какво е безтегловност? при какви условия се случва? дадено от автора Marty_Ray_kaнай-добрият отговор е Безтегловността е състояние на тялото, когато върху него действат само гравитационни сили, а външното гравитационно поле не предизвиква натиск от една част на системата върху друга и тяхната деформация. В състояние на безтегловност метаболизмът и кръвообращението на живия организъм се променят до известна степен. Безтегловност възниква, когато тялото е в свободно падане и в космически кораби, когато се движат с изключени двигатели.

Отговор от фантом[гуру]
когато тялото няма тежест. било то в космоса или при свободно падане, тялото е в безтегловност.

Отговор от Komerrsant[гуру]
Теглото е силата, с която тялото действа върху всяка опора, което означава безтегловност, (по собствени думи) това е състоянието на тялото, когато не притиска опората. Ако няма достатъчно информация в WIKI, вижте

Отговор от Потребителят е изтрит[гуру]
Безтегловността е състояние, при което силата на взаимодействие на тялото с опора (телесно тегло), възникваща във връзка с гравитационното привличане, действието на други масови сили, по-специално силата на инерцията, която възниква по време на ускореното движение на тялото, отсъства. Понякога чувате друго име за този ефект - микрогравитация - но това име е неправилно! ! - гравитацията (силата на привличане) остава същата.
Доста често изчезването на теглото се бърка с изчезването на гравитационното привличане. Това е грешно. Пример за това е ситуацията на Международната космическа станция (МКС). На надморска височина от 350 километра (надморската височина на станцията) ускорението на гравитацията е 8,8 m/s², което е само с 10% по-малко, отколкото на повърхността на Земята. Състоянието на безтегловност на МКС възниква поради движение по кръгова орбита при първата скорост на бягство.
На Земята за експериментални цели се създава краткотрайно състояние на безтегловност (до 40 s), когато самолетът лети по параболична равнина (и всъщност балистична, т.е. тази, по която самолетът би летял под влияние само на силата на гравитацията; тази траектория е парабола само при ниски скорости на движение; за сателит това е траектория на елипса, кръг или хипербола). Състоянието на безтегловност може да се усети в началния момент на свободно падане на тялото в атмосферата, когато съпротивлението на въздуха е все още малко.
За да разберете същността на безтегловността, можете да разгледате самолет, летящ по балистична траектория. Те се използват за обучение на астронавти в Русия и САЩ. В пилотската кабина на връв е окачена тежест, която обикновено дърпа връвта надолу (ако самолетът е в покой или се движи равномерно и праволинейно). Когато нишката, на която виси топката, не е опъната, настъпва състояние на безтегловност. Така пилотът трябва да управлява самолета така, че топката да виси във въздуха и нишката да не е опъната. За да се постигне този ефект, самолетът трябва да има постоянно ускорение надолу g. Така можем да кажем, че самолетът „пада“ заедно с топката, струната, пилота и астронавтите.
[редактиране]
Теглото и неговото възприятие
Безтегловност е състояние на тялото, когато е под въздействието само на масови сили. Например само под въздействието на гравитацията. Движението само под въздействието на гравитацията се нарича още свободно падане.
Ако в допълнение към масовите сили върху тялото действат повърхностни сили, например реакцията на опора, възниква състояние на тежест.
Теглото на тялото е силата, с която тялото действа върху опора или окачване.
Това, което хората възприемат като тегло, е само следствие от реакцията на опората или околната среда върху телата им.
Силата, действаща върху различните части на тялото, разположено на Земята, не е една и съща. Ако условно разделим тялото на хоризонтални слоеве, тогава можем да си представим, че всеки слой, в допълнение към реакцията на подлежащата опора, ще бъде повлиян и от натиск от слоевете, разположени отгоре. Човек усеща подобна разлика в налягането като теглото.
Тяло, поставено в херметически затворен контейнер, изпитва състояние на безтегловност по време на експерименти със свободно падане (например изпуснато от висока кула). Това се случва, защото ускорението на контейнера, въздуха в него и всички части на самото тяло, причинено от влиянието на гравитацията, е еднакво, опорната реакция и градиентът на налягането отсъстват (при свободно падане на тяло извън контейнера, това не е съвсем вярно, освен силата на гравитацията върху него Действа и реакцията на външната среда - силата на съпротивление на въздуха).

. Това име е неправилно за полет близо до Земята. Гравитацията (силата на привличане) остава същата. Но при летене на големи разстояния от небесни тела, когато тяхното гравитационно влияние е незначително, действително възниква микрогравитация. [ ]

Особености на човешката дейност и работата на оборудването в условия на нулева гравитация

В условията на безтегловност на борда на космически кораб много физически процеси (конвекция, горене и т.н.) протичат по различен начин, отколкото на Земята. Отсъствието на гравитация, по-специално, изисква специално проектиране на системи като душове, тоалетни, системи за нагряване на храна, вентилация и др. За да се избегне образуването на застояли зони, където може да се натрупа въглероден диоксид, и да се осигури равномерно смесване на топъл и студен въздух , МКС, например, има инсталиран голям брой вентилатори. Храненето и пиенето, личната хигиена, работата с оборудването и като цяло обичайните ежедневни дейности също имат своите особености и изискват от космонавта да развие навици и необходимите умения.

Ефектите от безтегловността неизбежно се вземат предвид при проектирането на ракетен двигател с течно гориво, предназначен за изстрелване при нулева гравитация. Компонентите на течното гориво в резервоарите се държат точно както всяка течност (образувайки течни сфери). Поради тази причина подаването на течни компоненти от резервоарите към горивопроводите може да стане невъзможно. За да се компенсира този ефект, се използва специална конструкция на резервоара (със сепаратори за газ и течна среда), както и процедура за утаяване на горивото преди стартиране на двигателя. Тази процедура се състои от включване на спомагателните двигатели на кораба за ускорение; лекото ускорение, което създават, отлага течното гориво на дъното на резервоара, откъдето захранващата система насочва горивото към тръбопроводите.

Ефектите на безтегловността върху човешкото тяло

При преход от условията на земната гравитация към условия на безтегловност (предимно когато космически кораб навлиза в орбита), повечето астронавти изпитват реакция на организма, наречена синдром на космическата адаптация.

Когато човек остане в космоса дълго време (повече от седмица), липсата на гравитация започва да предизвиква определени промени в тялото, които са негативни.

Първата и най-очевидна последица от безтегловността е бързата атрофия на мускулите: мускулите всъщност са изключени от човешката дейност, в резултат на което всички физически характеристики на тялото намаляват. В допълнение, последствието от рязкото намаляване на активността на мускулната тъкан е намаляване на потреблението на кислород от тялото и поради получения излишък на хемоглобин, активността на костния мозък, който го синтезира (хемоглобин), може да намалее.

Освен това има основание да се смята, че ограничената подвижност ще наруши метаболизма на фосфора в костите, което ще доведе до намаляване на тяхната здравина.

Тегло и гравитация

Доста често изчезването на теглото се бърка с изчезването на гравитационното привличане. Това е грешно. Пример за това е ситуацията на Международната космическа станция (МКС). На надморска височина от 350 километра (надморската височина на станцията) гравитационното ускорение е 8,8/², което е само с 10% по-малко, отколкото на повърхността на Земята. Състоянието на безтегловност на МКС не възниква поради „липса на гравитация“, а поради движение по кръгова орбита при първата скорост на евакуация, тоест космонавтите сякаш постоянно „падат напред“ със скорост 7,9 км/сек.

Безтегловност на Земята

На Земята за експериментални цели се създава краткотрайно състояние на безтегловност (до 40 s), когато самолет лети по балистична траектория, тоест траекторията, по която самолетът би летял под въздействието на силата на гравитацията. сам. Тази траектория е парабола при ниски скорости, поради което понякога погрешно се нарича "параболична"; като цяло траекторията е елипса или хипербола.

Такива методи се използват за обучение на астронавти в Русия и САЩ. В пилотската кабина на връв е окачена топка, която обикновено дърпа връвта надолу (ако самолетът е в покой или се движи равномерно и по права линия). Липсата на напрежение в нишката, на която виси топката, показва безтегловност. Така пилотът трябва да управлява самолета така, че топката да виси във въздуха и струната да не е опъната. За да се постигне този ефект, самолетът трябва да има постоянно ускорение надолу g. С други думи, пилотите създават нулева g-сила. Такова претоварване може да се създаде за дълго време (до 40 секунди) чрез извършване на специална маневра от висшия пилотаж, наречена „отказ във въздуха“. Пилотите рязко започват да се изкачват, навлизайки в „параболична“ траектория, която завършва със същия рязък спад на височината. Вътре във фюзелажа има камера, в която тренират бъдещите космонавти, има специално меко покритие на стените, за да се избегнат наранявания както в моменти на безтегловност, така и в моменти на претоварване.

Човек изпитва подобно усещане за безтегловност, когато лети на полети на гражданската авиация по време на кацане. Въпреки това, от съображения за безопасност на полета и поради голямото натоварване на конструкцията на самолета, гражданската авиация намалява височината, като прави няколко дълги спираловидни завъртания (от височина на полета 11 km до височина на подход около 1-2 km). Тоест, спускането се извършва на няколко минавания, при които пътникът усеща за няколко секунди, че го повдигат от седалката. Същото чувство е познато на шофьорите, които са запознати с маршрути, минаващи по стръмни хълмове, когато колата започне да се плъзга надолу от върха.

Твърденията, че самолетът изпълнява фигури от висшия пилотаж като „примката на Нестеров“, за да създаде краткотрайна безтегловност, не са нищо повече от мит. Обучението се провежда в леко модифицирани производствени превозни средства от пътнически или товарен клас, за които пилотажните маневри и подобни режими на полет са свръхкритични и могат да доведат до разрушаване на превозното средство във въздуха или бърза умора на носещите конструкции.

Състоянието на безтегловност може да се усети в началния момент на свободно падане на тялото в атмосферата, когато съпротивлението на въздуха е все още малко.

Напишете отзив за статията "Безтегловност"

Връзки

• Астрономически речник Санко Н.Ф.
• Видео от телевизионното студио Роскосмос

Бележки

Откъс, характеризиращ безтегловността

На 6 октомври, рано сутринта, Пиер напусна сепарето и, връщайки се обратно, спря на вратата, играейки с дълго лилаво куче на къси криви крака, което се въртеше около него. Това малко куче живееше в тяхната будка, прекарваше нощта с Каратаев, но понякога отиваше някъде в града и се връщаше отново. Вероятно никога не е принадлежал на никого, а сега беше собственост и нямаше име. Французите я наричаха Азор, войниците разказвачи я наричаха Фемгалка, Каратаев и други я наричаха Грей, понякога Висли. Фактът, че тя не принадлежеше на никого и че нямаше име или дори порода, или дори определен цвят, изглежда не затрудни нещата за лилавото малко куче. Нейната пухкава опашка стоеше здраво и заоблено нагоре, кривите й крака й служеха толкова добре, че често тя, сякаш пренебрегваше използването на всичките си четири крака, грациозно повдигаше единия заден крак и много сръчно и бързо тичаше на три крака. За нея всичко беше въпрос на удоволствие. Ту, писукайки от радост, тя лежеше по гръб, ту се припичаше на слънце със замислен и многозначителен поглед, ту лудуваше, играеше си с дърво или сламка.
Сега облеклото на Пиер се състоеше от мръсна, скъсана риза, единствената останала от предишната му рокля, войнишки панталони, завързани с въжета на глезените за топлина по съвет на Каратаев, кафтан и селска шапка. Пиер се промени много физически през това време. Той вече не изглеждаше дебел, въпреки че все още имаше същия вид на размер и сила, които бяха наследствени в тяхната порода. В долната част на лицето са израснали брада и мустаци; обрасла, заплетена коса на главата му, пълна с въшки, сега навита като шапка. Изражението на очите беше твърдо, спокойно и оживено готово, каквото погледът на Пиер не беше имал никога досега. Предишната му разпуснатост, която се изразяваше и в погледа му, сега беше заменена от енергична, готова за активност и отпор - избраност. Краката му бяха боси.
Пиер погледна или надолу през полето, през което тази сутрин се движеха каруци и конници, после в далечината през реката, после малкото куче, което се преструваше, че сериозно иска да го ухапе, после босите си крака, което той с удоволствие пренареждаше се в различни позиции, мърдаше мръсните си, дебели палци. И всеки път, когато погледнеше босите си крака, по лицето му минаваше усмивка на оживление и самодоволство. Видът на тези боси крака му напомни всичко, което бе преживял и разбрал през това време и този спомен му беше приятен.
Времето от няколко дни беше тихо и ясно, с леки слани сутрин - така нареченото индийско лято.
Беше топло във въздуха, на слънцето и тази топлина, с ободряващата свежест на утринната слана, която все още се усещаше във въздуха, беше особено приятна.
Всичко, както далечните, така и близките предмети, имаше онзи вълшебен кристален блясък, който се случва само по това време на есента. В далечината се виждаха Спароу Хилс, със село, църква и голяма бяла къща. И голи дървета, и пясък, и камъни, и покриви на къщи, и зеленият шпил на църква, и ъглите на далечна бяла къща - всичко това беше неестествено ясно изрязано в най-тънките линии в прозрачния въздух. Наблизо се виждаха познатите руини на полуизгоряло имение, заето от французите, с тъмнозелени люлякови храсти, растящи покрай оградата. И дори тази порутена и мръсна къща, отблъскваща с грозотата си в облачно време, сега, в яркия си неподвижен блясък, изглеждаше някак успокояващо красива.
Френски ефрейтор, разкопчан у дома, с каскет, с къса тръба в зъбите, излезе иззад ъгъла на сепарето и с приятелско намигане се приближи до Пиер.
– Quel soleil, hein, мосю Кирил? (така всички французи наричаха Пиер). На dirait le printemps. [Какво е слънцето, а, г-н Кирил? Точно като пролет.] - И ефрейторът се облегна на вратата и предложи на Пиер лула, въпреки факта, че той винаги я предлагаше и Пиер винаги отказваше.
„Si l"on marchait par un temps comme celui la... [Би било хубаво да отидем на поход при такова време...]", започна той.
Пиер го попита какво се е чуло за похода и ефрейторът каза, че почти всички войски излизат и че сега трябва да има заповед за пленниците. В кабината, в която беше Пиер, един от войниците, Соколов, умираше от болест и Пиер каза на ефрейтора, че трябва да се освободи от този войник. Ефрейторът каза, че Пиер може да бъде спокоен, че има мобилна и постоянна болница за това и че ще има поръчки за болните и че изобщо всичко, което може да се случи, е предвидено от властите.
– Et puis, monsieur Kiril, vous n"avez qu"a dire un mot au capitaine, vous savez. О, c"est un... qui n"oublie jamais rien. Dites au capitaine quand il fera sa tournee, il fera tout pour vous... [И тогава, г-н Кирил, трябва да кажете една дума на капитана, нали знаете... Той е такъв... не забравя. нещо. Кажете на капитана, когато направи своите обиколки; той ще направи всичко за теб...]

Ние сме свикнали с факта, че всички предмети около нас имат тегло. Това се случва, защото силата на гравитацията ги привлича към Земята. Дори да летим със самолет или да скочим с парашут, теглото не изчезва от нас. Но какво се случва, ако теглото изчезне, кога се случва това и какви интересни явления се наблюдават в условията на безтегловност? За всичко това - в тази публикация.

Законът за всемирното привличане, открит от Нютон, гласи, че всички тела с маса се привличат едно към друго. За тела с малка маса такова привличане практически не се забелязва, но ако едно тяло има голяма маса, като нашата планета Земя (и масата му в килограми се изразява в 25-цифрено число), тогава привличането става забележимо. Следователно всички обекти се привличат към Земята - ако ги повдигнете, те падат надолу, а когато паднат, гравитацията ги притиска към повърхността. Това води до факта, че всичко на Земята има тежест, дори въздухът се притиска към Земята от силата на гравитацията и с тежестта си притиска всичко, което е на нейната повърхност.

Кога теглото може да изчезне? Или когато силата на гравитацията изобщо не действа върху тялото, или когато действа, но нищо не пречи на тялото да пада свободно. Въпреки че силата на гравитацията намалява с разстоянието от Земята, дори на надморска височина от стотици и хиляди километри тя остава силна, така че да се отървете от силата на гравитацията не е лесно. Но е напълно възможно да се окажете в състояние на свободно падане.

Например, можете да се окажете в състояние на безтегловност, ако се окажете в самолет, движещ се по специална траектория - точно като тяло, което не би било възпрепятствано от съпротивлението на въздуха.

Всичко изглежда така:

Разбира се, самолетът не може да се движи по такава траектория дълго време, защото ще се разбие в земята. Следователно само астронавтите, живеещи на орбитална станция, са изправени пред дългосрочен престой в условия на безтегловност. И те трябва да свикнат с факта, че много явления, които са ни познати в условия на безтегловност, се случват по съвсем различен начин, отколкото на Земята.

1) При нулева гравитация можете лесно да местите тежки предмети и да се движите сами само с малко усилия. Вярно е, че по същата причина всички предмети трябва да бъдат специално обезопасени, така че да не летят около орбиталната станция, а докато спят, астронавтите се качват в специални чанти, прикрепени към стената.

Да се ​​научите да се движите при нулева гравитация отнема време и начинаещите не успяват веднага. „Те блъскат с всички сили и си удрят главите, оплитат се в жици и така нататък, така че това е източник на безкрайно забавление“, каза един от американските астронавти по тази тема.

2) Течностите в безтегловност придобиват сферична форма. Няма да е възможно да съхраняваме вода, както сме свикнали на Земята, в отворен съд, да я излеем от чайник и да я излеем в чаша и дори да измием ръцете си по обичайния начин.

3) Пламъкът при условия на нулева гравитация е много слаб и избледнява с времето. Ако запалите свещ при нормални условия, тя ще гори ярко, докато не изгори. Но това се случва, защото нагрятият въздух става по-лек и се издига, освобождавайки място за свеж въздух, наситен с кислород. При нулева гравитация не се наблюдава въздушна конвекция и с течение на времето кислородът около пламъка изгаря и горенето спира.

Горене на свещ при нормални условия и при нулева гравитация (вдясно)

Но постоянен приток на кислород е необходим не само за изгаряне, но и за дишане. Следователно, ако астронавтът е неподвижен (например спи), тогава в купето трябва да работи вентилатор, който смесва въздуха.

4) При нулева гравитация е възможно да се получат уникални материали, които са трудни или дори невъзможни за получаване при земни условия. Например свръхчисти вещества, нови композитни материали, големи правилни кристали и дори лекарства. Ако беше възможно да се намалят разходите за доставка на товари до орбита и обратно, това би решило много технологични проблеми.

5) При нулева гравитация на борда на орбиталната станция за първи път бяха открити някои неизвестни досега ефекти. Например образуването на структури, наподобяващи кристални в плазмата, или „ефектът на Джанибеков“ - когато въртящ се обект внезапно променя оста си на въртене на 180 градуса на определени интервали.

Джанибеков ефект:

6) Безтегловността има значително въздействие върху хората и живите организми. Въпреки че е възможно да се адаптирате към живота при нулева гравитация, това не е толкова лесно. Оказвайки се в състояние на безтегловност за първи път, човек губи ориентация в пространството, появява се замаяност, тъй като вестибуларният апарат спира да работи нормално. Други промени в тялото включват преразпределение на течности в тялото, което води до подуване на лицето и запушване на носа, увеличаване на височината поради загуба на натоварване на гръбначния стълб, а при продължително излагане на безтегловност мускулите атрофират и костите губят сила. За да намалят негативните промени, астронавтите трябва редовно да изпълняват специални упражнения.

След завръщането си на Земята астронавтите трябва да се адаптират отново към предишните условия не само физически, но и психологически. Те могат, например, по навик да оставят чаша във въздуха, забравяйки, че тя ще падне.

"Физика на безтегловността". Астронавтите на МКС ни разказват как работят законите на физиката в условия на безтегловност:

Тегло като сила, с която всяко тяло действа върху повърхност, опора или окачване. Теглото възниква поради гравитационното привличане на Земята. Числено теглото е равно на силата на гравитацията, но последната е приложена към центъра на масата на тялото, докато тежестта е приложена към опората.

Безтегловност - нулево тегло, може да възникне, ако няма гравитационна сила, тоест тялото е достатъчно далеч от масивни обекти, които могат да го привлекат.

Международната космическа станция се намира на 350 км от Земята. На това разстояние ускорението на гравитацията (g) е 8,8 m/s2, което е само с 10% по-малко, отколкото на повърхността на планетата.

Друг случай на безтегловност възниква, когато гравитацията се компенсира от други сили. Например, МКС е подложена на гравитация, леко намалена поради разстоянието, но станцията също се движи в кръгова орбита с изходна скорост и центробежната сила компенсира гравитацията.

Безтегловност на Земята

Феноменът безтегловност е възможен и на Земята. Под влияние на ускорението телесното тегло може да намалее и дори да стане отрицателно. Класическият пример, даден от физиците, е падащ асансьор.

Ако асансьорът се движи надолу с ускорение, тогава налягането върху пода на асансьора и следователно теглото ще намалее. Освен това, ако ускорението е равно на ускорението на гравитацията, тоест асансьорът пада, теглото на телата ще стане нула.

Отрицателно тегло се наблюдава, ако ускорението на движението на асансьора надвишава ускорението на гравитацията - телата вътре ще се "залепят" за тавана на кабината.

Има погрешно схващане, че такива хора изпълняват сложни фигури, като „примката на Нестеров“, за да постигнат безтегловност. Всъщност за обучение се използват модифицирани производствени пътнически самолети, които не са способни на сложни маневри.

Физически израз

Физическата формула за тегло (P) по време на ускорено движение на опора, било то падащ корсаж или гмуркащ самолет, е следната:

където m е телесна маса,
g – ускорение на свободно падане,
a е ускорението на опората.

Когато g и a са равни, P=0, тоест се постига безтегловност.