Mesajul fizicii despre imponderabilitate este ceva interesant. Ce este imponderabilitate din punctul de vedere al unui fizician și al unui astronaut? Patru cazuri de greutate corporală într-un lift cu mișcare rapidă

« Fizica - Clasa 10 "

Amintiți-vă de definiția gravitației. Poate ea să dispară?

După cum știm, gravitația este forța cu care Pământul atrage un corp situat pe suprafața sa sau în apropierea acestei suprafețe.

Greutate corporala forţa cu care acest corp acţionează asupra unui suport orizontal sau întinde suspensia.

Greutatea nu este o forță de natură specială. Acest nume este dat unui caz particular de manifestare a forței elastice.

Greutatea actioneaza direct asupra balansierului cu arc si intinde arcul; sub acţiunea acestei forţe, fasciculul grinzii de echilibru se întoarce.
Să explicăm ceea ce s-a spus cu un exemplu simplu.

Fie ca corpul A să se afle pe un suport orizontal B (Fig. 3.9), care poate servi drept plat de cântărire.
Notăm forța gravitației prin, iar forța de presiune a corpului asupra suportului (greutatea) prin 1.
Modulul forței de reacție a suportului este egal cu modulul greutății 1 conform celei de-a treia legi a lui Newton.

Forța este îndreptată în direcția opusă greutății 1
Forța de reacție a suportului se aplică nu suportului, ci corpului de pe acesta.

În timp ce forța gravitației se datorează interacțiunii unui corp cu Pământul, greutatea 1 apare ca urmare a unei interacțiuni complet diferite - interacțiunea corpului A și a suportului B.
Prin urmare, greutatea are caracteristici care o deosebesc semnificativ de gravitație.

Cea mai importantă caracteristică a greutății este că valoarea acesteia depinde de accelerația cu care se mișcă suportul.

Când corpurile sunt transferate de la pol la ecuator, greutatea lor se modifică, deoarece datorită rotației zilnice a Pământului, cântarul cu corpul are accelerație centripetă la ecuator.
Conform celei de-a doua legi a lui Newton pentru un corp situat la ecuator, avem

unde N este forța de reacție a suportului egală cu greutatea corpului.

La pol, greutatea corpului este egală cu forța gravitației. Evident, greutatea corporală este mai mare la pol decât la ecuator.

Să ne oprim asupra unui caz mai simplu.
Lăsați corpul să fie pe balanța arcului într-un lift care se mișcă cu accelerație.
Conform celei de-a doua legi a lui Newton

Axa de coordonate OY a cadrului de referință conectat cu Pământul este îndreptată vertical în jos.
Să scriem ecuația mișcării corpului în proiecție pe această axă:

mа у = F y + N у.

Dacă accelerația este îndreptată în jos, atunci, exprimând proiecțiile vectorilor prin modulele lor, obținem ma = F - N. Deoarece N = F 1, atunci ma = F - F 1.
Prin urmare, este clar că numai la a = 0 greutatea este egală cu forța cu care corpul este atras de Pământ (F 1 = F). Dacă a ≠ 0, atunci F 1 = F - ma = m (g - a).

Greutatea unui corp depinde de accelerația cu care se mișcă suportul, iar apariția acestei accelerații este echivalentă cu o modificare a accelerației gravitației.
Dacă, de exemplu, forțați liftul să cadă liber, adică a = g, atunci F 1 = m (g - g) = 0, corpul este într-o stare de imponderabilitate.

Debutul unei stări de imponderabilitate pentru corpuri înseamnă că corpurile nu apasă pe suport și, prin urmare, forța de reacție a suportului nu acționează asupra lor, ele se deplasează doar sub acțiunea forței gravitației către Pământ.

Este natura imponderabilității aceeași pentru corpurile dintr-un lift și corpurile dintr-un satelit?

Esența mecanică a imponderabilității este că în cadrul de referință care se mișcă în raport cu Pământul cu accelerația căderii libere, toate fenomenele care sunt cauzate de forța gravitațională asupra Pământului dispar.

Au fost efectuate de multe ori experimente în care s-a creat o stare de imponderabilitate. De exemplu, un avion accelerează și, începând de la un moment dat, se deplasează strict de-a lungul unei parabole, care ar fi în absența aerului.

În același timp, în cabină se observă fenomene neobișnuite: pendulul îngheață într-o poziție deviată, apa stropită din sticlă într-o picătură sferică mare atârnă în aer, iar lângă el toate celelalte obiecte îngheață, ca și cum ar fi suspendate. pe fire invizibile, indiferent de masa și forma acestora.

Același lucru se întâmplă și în cabina navei spațiale atunci când aceasta se mișcă pe orbită.
La o altitudine mare deasupra Pământului, aproape că nu există aer, așa că nu este nevoie să compensați rezistența acestuia cu munca motoarelor.
Și zborul nu durează un minut, ci multe zile.

Acasă> Rezumat

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL FEDERATIEI RUSE

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT MUNICIPAL SCOALA MEDIA №4 numit după I.S. Negru REZUMAT DE FIZICĂ PE TEMA: INGRESOAREA

Lucrare finalizata:

Elevul gimnaziului numărul 4

10 clasa „B” Khlusova Anastasia

supraveghetor:

Lebedeva Natalia Iurievna

Profesor de fizică

Introducere
Capitolul 1. Greutatea corporală și imponderabilitate
1.1. Greutate corporala
1.2. Greutatea unui corp care se deplasează cu accelerație
1.3. Imponderabilitate
1.4. Este interesant
1.4.1. Flacără în gravitate zero
Capitolul 2. Omul și imponderabilitate
2.2. Funcționare cu gravitate zero
2.3. Aplicarea dezvoltărilor spațiale pe Pământ
Concluzie
Literatură
Apendice

Introducere

Fenomenul imponderabilitatii mi-a trezit mereu interesul. Totuși, fiecare persoană vrea să zboare, iar imponderabilitate este ceva apropiat de starea de zbor. Înainte de a începe cercetările, știam doar că imponderabilitate este o afecțiune care se observă în spațiu, pe o navă spațială, în care toate obiectele zboară, iar astronauții nu pot sta în picioare, ca pe Pământ. Gravitația zero este mai mult o problemă pentru astronautică decât un fenomen neobișnuit. În timpul unui zbor într-o navă spațială, pot apărea probleme de sănătate, iar după ce astronauții au aterizat, este necesar să reînveți cum să mergi și să stai în picioare. Astfel, este foarte important să știm ce este imponderabilitate și cum afectează aceasta bunăstarea persoanelor care călătoresc în spațiul cosmic. În consecință, este necesar să se rezolve această problemă prin crearea unor programe care să reducă riscul efectelor adverse ale imponderabilitatii asupra organismului. Scopul lucrării mele este de a oferi conceptul de imponderabilitate într-o formă integrată (adică, să-l consider din diferite unghiuri), de a observa relevanța acestui concept nu numai în studiul spațiului cosmic, impactul negativ asupra oamenilor, dar tot în cadrul posibilității de utilizare a tehnologiilor inventate pe Pământ pentru a reduce acest impact; realizarea unor procese tehnologice greu sau imposibil de implementat în condiţii terestre. Obiectivele acestui eseu:

Înțelegeți mecanismul acestui fenomen; Descrieți acest mecanism matematic și fizic; Spune fapte interesante despre imponderabilitate; Să înțeleagă modul în care starea de imponderabilitate afectează sănătatea oamenilor dintr-o navă spațială, stație etc., adică să se uite la imponderabilitate din punct de vedere biologic și medical; Prelucrați materialul, aranjați-l conform regulilor general acceptate;

6) Creați o prezentare bazată pe materialul prelucrat. Sursele pe care le-am folosit în procesul de scriere a rezumatului sunt manualele, enciclopediile, internetul.

Capitolul 1. Greutatea corporală și imponderabilitate

1.1. Greutate corporala

În tehnologie și viața de zi cu zi, conceptul de greutate corporală este utilizat pe scară largă. Greutate corporala se numeste forta elastica totala care actioneaza in prezenta gravitatiei asupra tuturor suporturilor, suspensiilor. Greutatea corpului P, adică forța cu care corpul acționează asupra suportului, și forța elastică FY, cu care suportul acționează asupra corpului (fig. 1), în conformitate cu legea a treia a lui Newton, sunt egale. în mărime și în sens invers: P = - F у expresii P = -F y și FT = - FY, se obține P = FT, adică greutatea P a corpului pe un suport orizontal fix este egală cu gravitația FT , dar aceste forțe sunt aplicate unor corpuri diferite. Odată cu mișcarea accelerată a corpului și a suportului, greutatea P va diferi de forța gravitațională F T. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, atunci când un corp cu masa m se mișcă sub acțiunea gravitației FT și forța elastică F y cu accelerația a, egalitatea FT + FY = ma este îndeplinită. Din ecuațiile P = -F y și F T + F Y = ma obținem: P = F T - ma = mg - ma, sau P = m (g - a). Luați în considerare cazul unui lift care se mișcă atunci când accelerația a este îndreptată vertical în jos. Dacă axa de coordonate OY (Fig. 2) este îndreptată vertical în jos, atunci vectorii P, g și a se dovedesc a fi paraleli cu axa OY, iar proiecțiile lor sunt pozitive; atunci ecuația P = m (g - a) va lua forma: P y = m (g Y - a Y). Deoarece proiecțiile sunt pozitive și paralele cu axa de coordonate, ele pot fi înlocuite cu modulele vectorilor: P = m (g - a). Greutatea unui corp în care direcția de accelerație liberă și de cădere și accelerație coincid este mai mică decât greutatea unui corp în repaus.

1.2. Greutatea unui corp care se deplasează cu accelerație

Vorbind despre greutatea corporală într-un lift accelerat, sunt luate în considerare trei cazuri (cu excepția cazului de repaus sau de mișcare uniformă): Aceste trei cazuri nu epuizează calitativ toate situațiile. Este logic să luăm în considerare al 4-lea caz, astfel încât analiza să fie completă. (Într-adevăr, în al doilea caz se presupune că a< g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a >g rămas fără răspuns.) Pentru a face acest lucru, puteți adresa elevilor o întrebare care îi surprinde inițial : „Cum ar trebui să se miște liftul pentru ca o persoană să poată merge pe tavan?” Elevii „ghicesc” rapid că liftul ar trebui să se miște. jos cu accelerare mare g... Într-adevăr: cu o creștere a accelerației ridicării în jos, în conformitate cu formula P = mg-ma, greutatea corporală va scădea. Când accelerația a devine egală cu g, greutatea devine zero. Dacă accelerația este mai mare, atunci se poate presupune că greutatea corporală schimba directia.

După aceea, puteți reprezenta vectorul greutății corporale în figură:

Este posibil să se rezolve această problemă în formula opusă: „Care va fi greutatea corpului într-un lift care se deplasează în jos cu accelerația a> g?” Această sarcină este puțin mai dificilă deoarece elevii trebuie să depășească inerția gândirii și să schimbe locurile „sus” și „jos”. Poate exista o obiecție că al 4-lea caz nu este luat în considerare în manuale deoarece nu apare în practică. Dar căderea liftului se găsește și numai în probleme, dar, cu toate acestea, este luată în considerare, deoarece este convenabil și util. Mișcarea cu accelerație îndreptată în jos sau în sus se observă nu numai într-un lift sau rachetă, ci și în timpul deplasării unui avion care efectuează acrobații, precum și atunci când corpul se mișcă de-a lungul unui pod convex sau concav. Al 4-lea caz considerat corespunde mișcării de-a lungul „buclei moarte”. În punctul său superior, accelerația (centripetă) este îndreptată în jos, forța de reacție a suportului este îndreptată în jos, iar greutatea corpului este îndreptată în sus. Imaginați-vă o situație: un astronaut a lăsat nava spațială în spațiu și, cu ajutorul unui motor individual de rachetă, face o plimbare prin cartier. Întorcându-se, a expus ușor motorul, s-a apropiat de navă cu viteză excesivă și a ciocănit cu genunchiul în ea. Îl va răni?” „Nu va fi: la urma urmei, în gravitate zero, un astronaut este mai ușor decât o pană”, poți auzi răspunsul. Răspunsul este incorect. Când ai căzut de pe gard pe Pământ, și tu ai fost într-o stare de imponderabilitate. Căci atunci când ai lovit suprafața pământului, ai simțit o supraîncărcare vizibilă, cu cât locul în care ai căzut este mai greu și cu atât viteza ta era mai mare în momentul contactului cu solul.Imponderabilitate și greutate nu au nimic de-a face cu impactul. Masa și viteza sunt importante aici, nu greutatea. Și totuși, cosmonautul nu va fi la fel de dureros când lovește nava spațială ca tine când lovești pământul (toate celelalte lucruri fiind egale: aceleași mase, viteze relative și aceeași duritate a obstacolelor). Masa navei este mult mai mică decât masa Pământului. Prin urmare, la impactul asupra navei spațiale, o parte notabilă a energiei cinetice a cosmonautului va fi convertită în energia cinetică a navei spațiale, iar fracția de deformații va rămâne mai mică. Nava spațială va dobândi viteză suplimentară, iar senzația dureroasă a astronautului nu va fi atât de puternică.

1.3. Imponderabilitate

Dacă corpul împreună cu suportul cade liber, atunci a = g, atunci din formula P = m (g - a) rezultă că P = 0. Dispariția greutății atunci când suportul se mișcă cu accelerația gravitației numai sub acțiunea gravitației se numește imponderabilitate ... Există două tipuri de imponderabilitate. Pierderea în greutate care are loc la mare distanță de corpurile cerești din cauza slăbirii gravitației se numește imponderabilitate statică. Iar starea în care se află o persoană în timpul unui zbor pe orbită este imponderabilitate dinamică. Ele apar exact în același mod. Sentimentele umane sunt aceleași. Dar motivele sunt altele. În zbor, astronauții se ocupă doar de imponderabilitate dinamică. Expresia „imponderabilitate dinamică” înseamnă: „imponderabilitate care decurge din mișcare”. Simțim atracția Pământului doar atunci când îi rezistăm. Doar atunci când „refuzăm” să cădem. Și de îndată ce am „acordat” să cădem, senzația de greutate dispare instantaneu. Imaginați-vă - vă plimbați cu un câine, ținându-l pe o curea. Câinele s-a repezit undeva, a tras de cureaua. Simți doar tragerea curelei – „tragerea” câinelui – doar în timp ce rezisti. Și dacă alergi după câine, cureaua se va lăsa și sentimentul de atracție va dispărea. Se întâmplă și cu atracția Pământului. Avionul zboară. În cockpit, doi parașutiști s-au pregătit să sară. Pământul îi trage în jos. Și încă rezistă. Și-au pus picioarele pe podeaua avionului. Ei simt atracția Pământului - tălpile picioarelor lor sunt apăsate de podea. Își simt greutatea. — Cureaua este întinsă. Dar apoi au convenit să urmeze acolo unde îi trage Pământul. Am stat pe marginea trapei și am sărit în jos. — Cureaua este slăbită. Imediat, sentimentul de atracție a Pământului a dispărut. Au devenit fără greutate. Vă puteți imagina continuarea acestei povești. Concomitent cu parașutiștii, o cutie mare goală a fost aruncată din avion. Și acum doi oameni, care nu și-au deschis parașutele, și o cutie goală, zboară unul lângă altul, cu aceeași viteză, răsturnând în aer. Un bărbat și-a întins mâna, a apucat o cutie care zbura pe lângă ea, a deschis ușa și s-a tras înăuntru. Acum, din doi oameni, unul zboară în afara cutiei, iar celălalt zboară în interiorul cutiei. Vor avea senzații complet diferite. Cel care zboară afară vede și simte că zboară rapid în jos. Vântul îi fluieră în urechi. Pământul care se apropie este vizibil în depărtare. Iar cel care zbura în interiorul cutiei a închis ușa și a început, împingând pereții, „plutind” pe cutie. I se pare că cutia stă calm pe Pământ, iar el, slăbit, plutește prin aer, ca un pește într-un acvariu. Strict vorbind, nu există nicio diferență între cei doi parașutiști. Ambele zboară ca o piatră spre Pământ cu aceeași viteză. Dar unul ar spune: „Zbor”, iar celălalt: „Plutesc pe loc”. Chestia este că unul este ghidat de Pământ, iar celălalt de cutia în care zboară. Exact așa apare starea de imponderabilitate dinamică în cabina unei nave spațiale. În primul moment, următoarele pot părea de neînțeles. S-ar părea că nava spațială zboară paralel cu Pământul, ca un avion. Și într-un avion care zboară orizontal, nu există imponderabilitate. Dar știm că nava satelit cade în continuu. Seamănă mult mai mult cu o cutie aruncată dintr-un avion decât cu un avion. Imponderabilitate dinamică apare uneori pe Pământ. Fără greutate, de exemplu, înotători-scafandri, care zboară în apă din turn. Schiorii sunt lipsiți de greutate pentru câteva secunde în timp ce sar de pe o trambulină. Parașutiști fără greutate care cad ca o piatră până și-au deschis parașutele. Pentru antrenamentul cosmonauților, aceștia creează imponderabilitate într-un avion timp de treizeci până la patruzeci de secunde. Pentru aceasta, pilotul face un „tobogan”. Accelerează avionul, se avântă abrupt în sus și oprește motorul. Avionul începe să zboare prin inerție, ca o piatră aruncată de o mână. La început se ridică puțin, apoi descrie un arc, coborând. Se scufundă spre Pământ. În tot acest timp, avionul este în cădere liberă. Și în tot acest timp, în cabina lui domnește adevărata imponderabilitate. Apoi pilotul pornește din nou motorul și scoate cu grijă aeronava din scufundare la zbor normal la nivel. Când motorul este pornit, imponderabilitate dispare imediat. Într-o stare de imponderabilitate, forțele gravitaționale acționează asupra tuturor particulelor unui corp în stare de imponderabilitate, dar nu există forțe externe aplicate pe suprafața corpului (de exemplu, reacții de sprijin), care ar putea provoca presiuni reciproce ale particulelor. unul asupra celuilalt. Un fenomen similar este observat pentru corpurile dintr-un satelit artificial al Pământului (sau într-o navă spațială); aceste corpuri și toate particulele lor, după ce au primit viteza inițială corespunzătoare împreună cu satelitul, se deplasează sub acțiunea forțelor gravitaționale de-a lungul orbitelor lor cu accelerații egale, ca libere, fără a exercita o presiune reciprocă unul asupra celuilalt, adică se află în o stare de imponderabilitate. Asemenea unui corp dintr-un lift, gravitația acționează asupra lor, dar nu există forțe externe aplicate pe suprafețele corpurilor care ar putea provoca presiuni reciproce ale corpurilor sau ale particulelor lor unele asupra altora. În general, un corp aflat sub influența unor forțe externe se va afla în stare de imponderabilitate dacă: a) forțele externe care acționează sunt doar masive (forțe gravitaționale); b) câmpul acestor forțe de masă este omogen la nivel local, adică forțele câmpului conferă tuturor particulelor corpului, în fiecare dintre pozițiile sale, aceeași mărime și direcție de accelerație; c) vitezele inițiale ale tuturor particulelor corpului sunt aceleași ca valoare absolută și direcție (corpul se mișcă înainte). Astfel, orice corp, ale cărui dimensiuni sunt mici în comparație cu raza pământului, făcând mișcare de translație liberă în câmpul gravitațional al Pământului, se va afla, în absența altor forțe externe, într-o stare de imponderabilitate. Rezultatul va fi similar pentru mișcarea în câmpul gravitațional al oricăror alte corpuri cerești. Datorită diferenței semnificative dintre condițiile de imponderabilitate față de condițiile terestre în care instrumentele și ansamblurile de sateliți artificiali Pământului, navele spațiale și vehiculele lor de lansare sunt create și depanate, problema imponderabilitatii ocupă un loc important printre alte probleme ale astronauticii. Acest lucru este cel mai important pentru sistemele cu recipiente parțial umplute cu lichid. Acestea includ sisteme de propulsie cu motoare rachete cu propulsie lichidă (motoare cu reacție lichidă), concepute pentru activarea repetată în condițiile de zbor spațial. În condiții de gravitate zero, lichidul poate ocupa o poziție arbitrară în recipient, perturbând astfel funcționarea normală a sistemului (de exemplu, alimentarea componentelor din rezervoarele de combustibil). Așadar, pentru a asigura lansarea sistemelor de propulsie lichidă în condiții de gravitate zero, se folosesc: separarea fazelor lichide și gazoase din rezervoarele de combustibil cu ajutorul separatoarelor elastice; fixarea unei părți din lichid la dispozitivul de admisie al sistemelor de plasă (etapa rachetă „Agena”); crearea de suprasarcini pe termen scurt („gravitație” artificială) înainte de pornirea sistemului principal de propulsie cu ajutorul motoarelor de rachetă auxiliare etc. Utilizarea tehnicilor speciale este, de asemenea, necesară pentru separarea fazelor lichide și gazoase în gravitate zero într-un număr de suport vital. unități de sistem, în celulele de combustie ale sistemului de alimentare cu energie (de exemplu, colectarea condensului printr-un sistem de fitiluri poroase, separarea fazei lichide cu ajutorul unei centrifugă). Mecanismele navelor spațiale (pentru deschiderea panourilor solare, a antenelor, pentru andocare etc.) sunt proiectate să funcționeze în gravitate zero. Gravitația zero poate fi folosită pentru implementarea unor procese tehnologice dificil sau imposibil de implementat în condiții terestre (de exemplu, obținerea de materiale compozite cu o structură omogenă pe întregul volum, obținerea de corpuri de formă sferică exactă din materialul topit datorită tensiunii superficiale). forțe etc.). Pentru prima dată, în timpul zborului navei spațiale sovietice Soyuz-6 (1969) a fost efectuat un experiment privind sudarea diferitelor materiale în condiții de vid cu gravitate zero. O serie de experimente tehnologice (despre sudare, studiul curgerii și cristalizării materialelor topite etc. ) a fost realizat la stația orbitală americană „Skylab” (1973). Oamenii de știință efectuează diverse experimente în spațiu, organizează experimente, dar nu au nicio idee despre rezultatul final al acestor acțiuni. Dar dacă orice experiment a dat un rezultat cert, atunci trebuie încă testat mult timp, pentru a explica și aplica în cele din urmă cunoștințele dobândite în practică. Mai jos sunt descrieri ale unor experimente și știri interesante despre imponderabilitate care mai au de lucru.

1.4. Este interesant

1.4.1. Flacără în gravitate zero Pe Pământ, datorită gravitației, apar curenți de convecție, care determină forma flăcării. Ele ridică particule fierbinți de funingine care emit lumină vizibilă. Prin aceasta vedem flacăra. În gravitate zero, fluxurile de convecție sunt absente, particulele de funingine nu se ridică, iar flacăra lumânării ia o formă sferică. Deoarece materialul lumânării este un amestec de hidrocarburi saturate, atunci când ard, eliberează hidrogen, care arde cu o flacără albastră. Oamenii de știință încearcă să înțeleagă cum și de ce focul se răspândește în gravitate zero. Studiul flăcării în gravitate zero este necesar pentru a evalua rezistența la foc a unei nave spațiale și în dezvoltarea unor mijloace speciale de stingere a incendiilor. În acest fel, poate fi asigurată siguranța astronauților și a vehiculelor.

1.4.2. Vibrația unui lichid accelerează fierberea lui în gravitate zero În gravitate zero, fierberea devine un proces mult mai lent. Cu toate acestea, după cum au descoperit fizicienii francezi, vibrația unui lichid poate duce la fierberea lui ascuțită. Acest rezultat are implicații pentru industria spațială. Fiecare dintre noi a observat în mod repetat tranziția de fază a unui lichid într-un gaz sub influența temperaturii ridicate, adică, cu alte cuvinte, procesul de fierbere. Bulele de vapori, desprinzându-se de sursa de căldură, se repezi în sus și o nouă porțiune de lichid intră în locul lor. Ca urmare, fierberea este însoțită de amestecarea activă a lichidului, ceea ce crește foarte mult viteza de transformare a acestuia în vapori. Rolul cheie în acest proces turbulent îl joacă forța lui Arhimede, care acționează asupra bulei, care, la rândul său, există datorită forței gravitației. În condiții de imponderabilitate, nu există greutate, nu există conceptul de „mai greu” și „mai ușor”, și, prin urmare, bulele de abur încălzit nu vor pluti nicăieri. În jurul elementului de încălzire se formează un strat de vapori, care împiedică transferul căldurii către întregul volum al lichidului. Din acest motiv, fierberea lichidelor în gravitate zero (dar la aceeași presiune și deloc în vid!) se va desfășura complet diferit decât pe Pământ. O înțelegere detaliată a acestui proces este extrem de importantă pentru funcționarea cu succes a navelor spațiale care transportă la bord tone de combustibil lichid. Pentru a înțelege acest proces, este foarte important să înțelegem ce fenomene fizice pot accelera fierberea în gravitate zero. Un articol recent al fizicienilor francezi descrie rezultatele unui studiu experimental asupra modului în care vibrațiile de înaltă frecvență afectează rata de fierbere. Ca substanță de lucru, cercetătorii au ales hidrogenul lichid - cel mai ușor combustibil pentru rachete. Starea de imponderabilitate a fost creată artificial, cu ajutorul unui câmp magnetic neomogen puternic, care doar a compensat forța gravitației (citiți despre levitația magnetică în articolul nostru Supraconductivitate magnetică: levitația în oxigen lichid). Temperatura și presiunea probei au fost alese astfel încât tranziția de fază să aibă loc cât mai lent posibil și să poată fi observate toate caracteristicile acesteia. Principalul rezultat al experimentelor fizicienilor francezi este că sub gravitația zero, vibrația accelerează transformarea lichidului în vapori. Sub influența vibrațiilor, în interiorul unui lichid ușor supraîncălzit apar „unduri volumetrice”: o rețea de bule de vapori mici, cu dimensiuni de fracții de milimetru, în lichid. La început, aceste bule cresc încet, dar după 1-2 secunde de la începutul expunerii, întregul proces se accelerează brusc: lichidul fierbe literalmente. Potrivit autorilor, există două motive pentru acest comportament. În primul rând, în timp ce bulele de vapori sunt mici, vâscozitatea lichidului pare să le „țină” pe loc, împiedicându-le să se apropie rapid. Pentru bule mari, vâscozitatea se estompează în fundal, iar coalescența și creșterea ulterioară a acestora devin mai intense. Al doilea motiv constă în însăși esența legilor matematice care guvernează mișcarea fluidelor. Aceste legi sunt neliniare, ceea ce înseamnă că vibrațiile externe nu numai că fac ca lichidul să se „agite fin”, dar și să genereze fluxuri la scară mare în el. Aceste fluxuri, după ce s-au accelerat, amestecă eficient volumul de lucru și conduc la accelerarea procesului. Autorii lucrării subliniază că fenomenul pe care l-au descoperit nu numai că a aplicat, ci și interes pur științific. În experimentele lor, fluxurile hidrodinamice complexe care însoțesc evoluția rețelei de bule se desfășoară în paralel cu tranziția de fază în sine. Ambele fenomene se susțin și se întăresc reciproc, ducând la instabilitate extremă a fluidelor chiar și în gravitate zero.

Apa fierbinte pe Pământ și în gravitate zero (imagine de pe site-ul nasa.gov) Deci, după ce am înțeles cauzele imponderabilitatii și particularitățile acestui fenomen, putem trece la întrebarea influenței sale asupra corpului uman.

Capitolul 2. Omul și imponderabilitate

Suntem obișnuiți cu propria noastră gravitație. Suntem obișnuiți cu faptul că toate obiectele din jurul nostru au greutate. Nu ne putem imagina nimic altceva. Nu numai viața noastră a trecut în condiții de greutate. Întreaga istorie a vieții pe Pământ a decurs în aceleași condiții. Gravitația nu a dispărut niciodată de milioane de ani. Prin urmare, toate organismele care trăiesc pe planeta noastră au fost de mult adaptate pentru a-și susține propria greutate. Deja în cele mai vechi timpuri, oasele s-au format în corpul animalelor, care au devenit suporturi pentru corpul lor. Fără oase, animalele aflate sub influența gravitației s-ar „târâi” de-a lungul pământului, ca o meduză moale scoasă din apă până la țărm. Toți mușchii noștri s-au adaptat de-a lungul a milioane de ani pentru a ne mișca corpul, depășind gravitația Pământului. Și totul în interiorul corpului nostru este adaptat condițiilor de greutate. Inima are muschi puternici, proiectati sa pompeze continuu cateva kilograme de sange. Și dacă în jos, până la picioare, tot curge ușor, atunci în sus, până la cap, trebuie hrănit cu forță. Toate organele noastre interne sunt suspendate de ligamente puternice. Dacă nu ar fi fost acolo, interiorul ar „aluneca” în jos, înghesuit acolo într-o grămadă. Datorită greutății constante, am dezvoltat un organ special, aparatul vestibular, situat adânc în cap, în spatele urechii. Ne permite să simțim în ce parte este Pământul față de noi, unde este „sus” și unde este „jos”. Aparatul vestibular este o cavitate mică umplută cu lichid. Conțin pietre minuscule. Când o persoană stă în picioare, pietrele se află în partea de jos a cavității. Dacă o persoană se întinde, pietrele se vor rostogoli și vor cădea pe peretele lateral. Creierul uman o va simți. Și o persoană, chiar și cu ochii închiși, va spune imediat unde este fundul. Deci, totul într-o persoană este adaptat la condițiile în care trăiește pe suprafața planetei Pământ. Dar care sunt condițiile vieții umane într-o stare atât de specială precum imponderabilitate? Particularitatea imponderabilității este deosebit de importantă de luat în considerare în timpul zborului unei nave spațiale cu echipaj: condițiile de viață ale unei persoane în stare de imponderabilitate diferă mult de cele terestre obișnuite, ceea ce provoacă o schimbare a mai multor funcții sale vitale. Deci, imponderabilitate pune sistemul nervos central și receptorii multor sisteme de analiză (aparatul vestibular, aparatul musculo-articular, vasele de sânge) în condiții neobișnuite de funcționare. Prin urmare, imponderabilitate este considerată ca un stimul specific integral care acționează asupra organismului uman și animal pe parcursul întregului zbor orbital. Răspunsul la acest stimul este procesele adaptative din sistemele fiziologice; gradul de manifestare a acestora depinde de durata imponderabilitatii si, intr-o masura mult mai mica, de caracteristicile individuale ale organismului. Efectul nefavorabil al imponderabilității asupra corpului uman în zbor poate fi prevenit sau limitat prin diferite mijloace și metode (antrenament muscular, stimulare electrică a mușchilor, presiune negativă aplicată pe jumătatea inferioară a corpului, mijloace farmacologice și alte mijloace). Într-un zbor cu durata de aproximativ 2 luni (al doilea echipaj pe stația americană Skylab, 1973), s-a obținut un efect preventiv ridicat în principal datorită pregătirii fizice a astronauților. Munca de mare intensitate, determinând o creștere a ritmului cardiac de până la 150 - 170 de bătăi pe minut, a fost efectuată pe un ergometru de bicicletă timp de 1 oră pe zi. Restabilirea funcției circulației sângelui și a respirației a avut loc la 5 zile după aterizare. Modificările metabolice, tulburările statokinetice și vestibulare au fost slab exprimate. Un mijloc eficient este probabil să fie crearea unei „gravitații” artificiale la bordul navei spațiale, care poate fi obținută, de exemplu, prin realizarea stației sub forma unei roți mari rotative (adică în mișcare netranslațională) și plasarea camerele de lucru de pe „bordul” acesteia. Datorită rotației „bordului”, corpurile din aceasta vor fi presate pe suprafața acesteia, care va juca rolul de „pardoseală”, iar reacția „pardoselii”, aplicată pe suprafețele corpurilor, va crea o „greutate” artificială. Crearea „gravitației” artificiale pe nave spațiale poate asigura prevenirea efectului advers al imponderabilității asupra organismului animalelor și oamenilor. Pentru a rezolva o serie de probleme teoretice și practice ale medicinei spațiale, metodele de laborator pentru modelarea imponderabilității sunt utilizate pe scară largă, inclusiv limitarea activității musculare, privarea unei persoane de sprijinul obișnuit de-a lungul axei verticale a corpului, reducerea presiunii hidrostatice a sângelui, care se realizează prin menținerea unei persoane într-o poziție orizontală sau în unghi (capul este picioarele inferioare), repausul la pat continuu pe termen lung sau scufundarea unei persoane timp de câteva ore sau zile într-un mediu lichid (așa-numitul imersie). Condițiile de gravitate zero afectează capacitatea de a estima corect dimensiunea obiectelor și distanța până la acestea, ceea ce împiedică astronauții să se orienteze în spațiul înconjurător și poate duce la accidente în timpul zborurilor spațiale, potrivit unui articol al oamenilor de știință francezi publicat în revista Acta. Astronautica. Până acum, s-au acumulat o mulțime de dovezi că erorile astronauților în determinarea distanțelor nu sunt întâmplătoare. Adesea, obiectele îndepărtate par mai aproape de ei decât sunt în realitate. Oamenii de știință de la Centrul Național de Cercetare Științifică din Franța au efectuat un test experimental al capacității de a estima distanțe în condiții artificiale de gravitate zero atunci când zboară un avion într-o parabolă. În acest caz, imponderabilitate durează o perioadă foarte scurtă - aproximativ 20 de secunde. Folosind ochelari speciali, voluntarilor li s-a arătat o imagine neterminată a unui cub și li sa cerut să completeze figura geometrică corectă. La gravitație normală, subiecții au desenat toate părțile egale, dar sub gravitație zero, nu au putut efectua testul corect. Potrivit oamenilor de știință, acest experiment arată că imponderabilitate, și nu adaptarea pe termen lung la aceasta, ar trebui considerată ca un factor important care distorsionează percepția. 2.1. Studiul problemelor vieții în spațiu Cartea „Orbital Station” Skylab”, scrisă încă din 1977 de cei mai mari experți americani din Statele Unite în astronautică, profesorul E. Stullinger și Dr. space, despre capacitățile echipajului. Programul de cercetare biomedicală a acoperit următoarele patru domenii: Experimentele medicale au implicat studii aprofundate ale efectelor fiziologice și ale duratei lor de acțiune care au fost observate în timpul zborurilor anterioare. Experimentele biologice au implicat studiul proceselor biologice fundamentale care pot fi influențate de condițiile de gravitate zero. Experimentele biotehnice au avut ca scop dezvoltarea eficienței sistemelor om-mașină atunci când se lucrează în spațiu și îmbunătățirea tehnicii de utilizare a bioechipamentelor. Iată câteva subiecte de cercetare:

studiul echilibrului de sare; cercetarea biologică a fluidelor corporale; studiul modificărilor țesutului osos; crearea unei presiuni negative asupra corpului inferior în zbor; obtinerea de cardiograme vectoriale; teste de sânge citogenetice; cercetarea imunității; studii ale modificărilor volumului sanguin și speranței de viață a celulelor roșii din sânge; studii ale metabolismului celulelor roșii din sânge; studiul efectelor hematologice speciale; studiul ciclului de somn și de veghe în zborul spațial; filmarea astronauților în timpul unor operațiuni de lucru; măsurarea ratei metabolice; măsurarea masei corporale a unui astronaut în condiții de zbor spațial; studii privind efectul imponderabilitatii asupra celulelor vii si tesuturilor umane. (Anexa 1)

O mare cantitate de material științific și practic a fost acumulată de oamenii de știință și cosmonauți ruși. Este posibil să operați pe oameni în gravitate zero? La prima vedere, această întrebare pare incredibilă, dar, de fapt, multe sunt posibile în lumea noastră! Acest lucru a arătat că oamenii de știință au reușit să treacă de la experimente, care de multe ori aveau neajunsuri și necesitau îmbunătățiri, la descoperiri reale și au putut să demonstreze în practică că este posibil să se opereze o persoană în gravitate zero! 2.2. Operare în spațiu Medicii francezi conduși de profesorul Dominique Martin din Bordeaux au efectuat prima operație chirurgicală din lume cu gravitate zero. Experimentul a fost efectuat la bordul avionului de linie A-300 într-un modul special echipat. A implicat trei chirurgi și doi anestezisti, care au fost nevoiți să îndepărteze o tumoare grasă de pe brațul unui pacient - un voluntar - Philippe Sansho, în vârstă de 46 de ani, în condiții. După cum a spus profesorul Martin, sarcina medicilor nu a fost să demonstreze progrese tehnice, ci să testeze fezabilitatea operației în gravitate zero. „Am simulat o situație corespunzătoare condițiilor de spațiu, iar acum știm că o persoană poate fi operată în spațiu fără complicații grave”, a adăugat chirurgul. Potrivit acestuia, operația de îndepărtare a tumorii a durat mai puțin de 10 minute în total. Modul de zbor de trei ore la bordul A-300 a fost conceput în așa fel încât în ​​acest timp a fost creată o stare de imponderabilitate de 32 de ori, fiecare fază durând aproximativ 20 de secunde. „Dacă am fi continuu într-o stare de gravitate zero timp de două ore, am putea opera apendicită”, a spus profesorul Martin. Următoarea etapă a experimentului, care se preconizează a fi realizată în aproximativ un an, va fi o operație chirurgicală, care va trebui efectuată de un robot medical, controlat prin comenzi de la o bază terestră. 2.3. Aplicarea dezvoltărilor spațiale pe Pământ Ne mișcăm din ce în ce mai puțin și din ce în ce mai mult ca astronauții care plutesc în gravitate zero. În orice caz, trăim din plin toate dezavantajele unei scăderi a activității fizice, de care suferă astronauții. Pentru cei care lucrează pe orbită, oamenii de știință au venit cu o varietate de moduri de a le contracara. După cum a fost dezvăluit recent, pe Pământ, unele dintre aceste invenții îi pun pe picioare chiar și pe cei care nu au umblat niciodată. „În spațiu și pe Pământ, factorii de influență sunt similari, așa că metodele de contracarare a efectelor care se dezvoltă în gravitația zero s-au dovedit a fi aplicabile în viața obișnuită”, spune Inessa Benediktovna KOZLOVSKAYA, șeful Departamentului de Fiziologie Senzomotorie și Prevenirea Institutul de Probleme Medicale şi Biologice. - Scăderea activității motorii (hipokinezia) devine un factor principal în viața societății noastre: ne oprim din mișcare. Un cercetător american a monitorizat activitatea musculară zilnică la oameni de diverse profesii și la animale. S-a dovedit că activitatea noastră în comparație cu activitatea oricărei creaturi vii (șobolani, pisici, câini, maimuțe) este cu două ordine de mărime mai mică. Suntem în pragul unei boli hipokinetice, o boală a dezantrenării profunde, a cărei expresie cea mai vie am văzut-o la astronauți în 1970. Întorși dintr-un zbor de 17 zile, chiar nu se puteau ridica sau se mișca, le era greu chiar și să respire, pentru că și mușchii respiratori erau detensionați. „Am modelat efectul imponderabilității asupra Pământului folosind imersiunea uscată”, spune Irina V. SAENKO, cercetător principal, șef al Departamentului de fiziologie clinică, SSC RF IBMP RAS. - Pentru a face acest lucru, se pune o folie subtire impermeabila intr-o piscina cu o dimensiune semnificativ mai mare decat suprafata apei, iar persoana este scufundata in apa, fiind separata de aceasta. În același timp, își pierde sprijinul, și vedem cum tulburările motorii încep să se dezvolte imediat: postură, coordonarea actelor motorii au de suferit. El stă instabil, merge prost și stângaci și are dificultăți în a efectua operații precise. Pentru a preveni aceste încălcări, s-a propus stimularea zonelor de sprijin ale picioarelor, aplicând o sarcină aproximativ egală cu cea care apare pe Pământ când stați în picioare și mergeți. În plus, sunt folosite și alte metode eficiente de tratare a oamenilor în condiții terestre, de exemplu, costumul „Penguin” a fost introdus în medicina terestră în 1992 (a fost folosit în spațiu de mai bine de 20 de ani), de înaltă frecvență și înaltă frecvență. stimulare electrica de intensitate pentru tratamentul copiilor cu paralizie cerebrala si persoanelor care mint indelungat din cauza bolii. Așadar, al doilea și ultimul capitol al rezumatului a ajuns la sfârșit. După ce am prezentat tot materialul, aș dori să trec la concluzie. CONCLUZIE Deci, în încheierea lucrării mele, aș dori să reamintesc din nou principalele prevederi ale rezumatului, care dezvăluie esența subiectului:

Imponderabilitate apare atunci când corpul cade liber împreună cu suportul, adică. accelerația corpului și a suportului este egală cu accelerația gravitației;

2) Imponderabilitate este de două tipuri: statică și dinamică; 3) Imponderabilitate poate fi folosită pentru implementarea unor procese tehnologice greu sau imposibil de implementat în condiții terestre; 4) Studiul flăcării în gravitate zero este necesar pentru aprecierea rezistenței la foc a unei nave spațiale și în dezvoltarea mijloacelor speciale de stingere a incendiilor; 5) O înțelegere detaliată a procesului de fierbere a unui lichid în spațiu este extrem de importantă pentru funcționarea cu succes a navelor spațiale care transportă tone de combustibil lichid la bord; 6) Efectul imponderabilității asupra corpului este negativ, deoarece provoacă o modificare a mai multor funcții vitale ale acestuia. Acest lucru poate fi corectat prin crearea gravitației artificiale pe navă spațială, limitarea activității musculare a astronauților etc. 7) O persoană poate fi operată în spațiul cosmic, în condiții de imponderabilitate. Acest lucru a fost dovedit de medicii francezi conduși de profesorul Dominique Martin din Bordeaux. Astfel, se pot găsi o mulțime de informații diferite despre imponderabilitate, dar cred că în munca mea materialul este prezentat în detaliu, deoarece este considerat din două puncte de vedere diferite: fizic și medical. De asemenea, în rezumat sunt descrieri ale unora dintre experimentele pe care oamenii de știință le-au efectuat în gravitate zero. Acest lucru, în opinia mea, oferă o reprezentare vizuală a imponderabilității, a mecanismului de apariție a acesteia, a particularităților acestui fenomen și a efectului asupra corpului. Două puncte de vedere asupra fenomenului imponderabilității - fizic și medical - sunt complementare, deoarece medicina este imposibilă fără fizică!

Literatură

Marea Enciclopedie Sovietică (în 30 de volume). Ch. ed. A.M. Prohorov. Ed. 3. M., „Enciclopedia Sovietică”, 1974. Kabardin OF. Fizica: Materiale de referinta: Manual pentru elevi.-ed. a III-a - M .: Educatie, 1991. - 367s. Yu.V. Kolesnikov, Yu.N. Glazkov Pe orbită - o navă spațială - M .: Pedagogika, 1980 Makovetskiy P.V. Uită-te la rădăcină! O colecție de sarcini și întrebări curioase. - Moscova: Nauka, 1979 Chandaeva S.A. Fizica și omul. –M .: SA „Aspect Press”, 1994 Balleu L., Stulinger E. Stația orbitală „Skylab”. SUA, 1973. (Traducere prescurtată din engleză). Ed. Dr. Fiz.-Matematică. științe G.L. Grodzovsky. M., „Inginerie mecanică”, 1977 - Mod de acces: /bibl/skylab/obl.html Dyubankova O. Medicina spațială nu ajunge pe Site-ul Pământ al editurii „Argumente și fapte” - Mod de acces: / online / sănătate / 511 / 03_01 Ivanov I. Vibrația unui lichid accelerează fierberea acestuia în gravitate zero. Site: Elements. Știri științifice. Mod de acces - http:// elementar. ru/ știri/164820? pagină Klushantsev P. Casa pe orbită: Povești despre stațiile orbitale. - L .: Det. lit., 1975. - S.25-28. Pe. în e-mail vedere. Y. Zubakin, 2007- Mod de acces: ( http:// www. Google. ru, http:// epizodsspace. pilot de testare. ru/ bibl/ Klusantsev/ dom- n / A- orb75/ Klushantsev_04 . htm) Oamenii pot fi operați în spațiu. Medicii francezi au efectuat prima intervenție chirurgicală în gravitate zero. Site-ul ziarului rus. Știri RIA. - Mod de acces: http:// www. rg. ru/2006/09/28/ nevesomost- anons. html Flacără în gravitate zero. biblioteca lui Moshkov. - Mod de acces: /tp/nr/pn.htm Oamenii de știință au stabilit de ce imponderabilitate este periculoasă. Ziarul-24. - Mod de acces: Știri RIA http://24.ua/news/show/id/66415.htm

APENDICE

Anexa 1

Orez. 1. Experimente pentru a controla schimbările în masa astronauților:
a - măsurarea masei deșeurilor; b - măsurarea greutății corporale a astronauților; c - măsurarea aportului alimentar

Orez. 2. Dispozitiv pentru determinarea masei probelor în greutate zero:
1 - capac elastic

Orez. 3. Antrenament la sol în aparatul pentru crearea presiunii negative asupra corpului inferior al astronauților:
1 - aparat pentru crearea presiunii negative asupra corpului inferior al astronauților; 2 - dispozitiv pentru determinarea tensiunii arteriale; 3 - un dispozitiv pentru obținerea cardiogramelor vectoriale

Orez. 4. Lucrați cu aparatul LBNP de la bordul stației Skylab (figura)

Orez. 5. Studiul funcționării aparatului vestibular pe scaun rotativ

Orez. 6. Măsurarea greutății corporale

Orez. 7. Studiul efectului imponderabilitatii asupra celulelor vii si tesuturilor umane

Orez. 8. Studiul somnului și reacțiilor în timpul somnului astronauților

Orez. 9. Studiul caracteristicilor metabolice ale unui astronaut în timpul experimentelor pe bicicletă ergometru:
1 - ergometru pentru bicicleta; 2 - analizor metabolic 3 - piesa bucala; 4 - furtun; 5 - sonda pentru masurarea temperaturii; 6 - electrozi

1. Mecanisme de reglare a statusului oxigenului la om în condiții de simulare a efectelor imponderabilității și utilizarea metodelor de terapie intensivă 14:00 32 Aviație, medicină spațială și marină 14:00 37 Anestezie și resuscitare

   Rezumat disertație

   Lucrarea a fost efectuată la Centrul Științific de Stat al Federației Ruse - Institutul de Probleme Biomedicale al Academiei Ruse de Științe (SSC RF - IBMP RAS)

2. Condiții pentru crearea imponderabilității simulate și studierea orientării spațiale, creșterii și dezvoltării grâului în timpul testelor la sol ale unui prototip de seră spațială cu o suprafață de aterizare convexă

   Studiu

   CONDIȚII PENTRU CREAREA UNEI GENERALITĂȚI ZERO MODELATE ȘI STUDIAREA ORIENTĂRII SPAȚIALE, CREȘTEREA ȘI DEZVOLTAREA GRÂUULUI ÎN TIMPUL ÎNCERCĂRILOR LA SOL ALE PROTOTIPULUI DE VERDE SPAȚIALĂ CU O SUPRAFAȚĂ DE ATERIZARE CONVODĂ

3. Rezumatul lecției de fizică: „Greutate corporală. Imponderabilitate. Supraîncărcare”

   Abstract

   Obiectivele lecției: să repet conceptul de greutate corporală, să stabilească modul în care greutatea corporală se modifică atunci când se mișcă cu accelerație, să ia în considerare care este cauza imponderabilității și suprasolicitarii.

4. Tema lecției: „Gravitația și greutatea corporală. Imponderabilitate"

   Soluţie

   Scopurile și obiectivele lecției: îmbunătățirea cunoștințelor interacțiunii gravitaționale, introducerea cantităților fizice „gravitație”, „greutatea corporală”, formarea ideilor despre fenomenul imponderabilitate, formarea capacității de a evidenția o acțiune

5. Nikolay Nosov. Nu știu pe Lună

   Document

   Conform proiectului arhitectului Vertibutylkin, chiar și două clădiri rotative au fost construite pe strada Kolokolcikov.

Trăim într-o perioadă în care zborurile navelor 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 navele spațiale se află într-o stare specială numită stare de gravitație zero. Care este această stare și poate fi observată pe Pământ? Imponderabilitate este un fenomen fizic complex. Pentru a-l înțelege, trebuie să vă amintiți ceva de la cursul de fizică.

Deci, prin greutatea corpului, înțelegem forța cu care corpul, datorită atracției sale față de 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 de un suport fix. Sub acțiunea gravitației, corpul începe să se miște în jos, astfel încât arcul este întins până când în el apare o forță elastică, care echilibrează forța gravitației. Dacă tăiați firul care ține arcul de corp, arcul de corp va cădea. Puteți observa că în timpul toamnei, tensiunea arcului dispare și acesta revine la dimensiunea inițială.

Deci ce se întâmplă? Când cade primăvara cu corpul, acesta rămâne neîntins. Adică corpul care cade nu acționează asupra arcului care cade împreună cu el. În acest caz, greutatea corpului este zero, dar corpul și primăvara cad, ceea ce înseamnă că forța gravitației încă acționează 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 rotește în jurul Pământului, astronautul și toate corpurile care se află în interiorul satelitului sunt în continuă cădere liberă (par să cadă pe Pământ). Drept urmare, corpurile, în timpul toamnei, nu apasă pe suport și nu întind arcul. Se spune că astfel de corpuri sunt într-o stare de imponderabilitate („fără greutate”, greutatea este egală cu zero).

Corpurile care nu sunt fixate în nava spațială „planează” liber. Lichidul turnat în vas nu apasă pe fundul și pereții vasului, prin urmare nu curge prin orificiul din vas. Pendulele ceasului se odihnesc în orice poziție în care au fost lăsate. Un astronaut nu are nevoie de niciun efort pentru a menține un braț sau un picior în poziție extinsă. Ideea lui despre unde este sus și unde este jos dispare. Dacă îi spui oricărui corp viteza în raport cu cabina satelitului, atunci acesta se va mișca rectiliniu și uniform până se va ciocni cu alte corpuri.

site, cu copierea integrală sau parțială a materialului, este necesară 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 înțeles însă că greutatea sa nu dispare complet.

Cert este că gravitația de la obiecte masive precum planetele și stelele, deși scade odată cu distanța, nu dispare complet. Acțiunea sa se extinde la infinit până la toate colțurile Universului, invers proporțional cu pătratul distanței. Aceasta rezultă din definiția imponderabilității.

Astfel, este imposibil să ieși din zona de acțiune a câmpului gravitațional.

Dinamic

Un alt tip de imponderabilitate este dinamica. Este testat constant de cosmonauți 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.

Pentru planeta Pământ, de exemplu, viteza este de aproximativ 8 kilometri pe secundă. Pentru Soare - deja 640. Totul depinde de masa obiectului și densitatea acestuia. În astfel de locuri în care densitatea atinge sute de milioane de tone pe centimetru cub, viteza cosmică se apropie de viteza luminii.

Imponderabilitate pe Pământ

Se pare că cineva 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 perioadă de imponderabilitate în partea de sus a umflăturii podului.

Pasagerii care călătoresc cu transportul public pe drumuri accidentate experimentează în mod constant efectul imponderabilității de fiecare dată când autobuzul intră într-o gaură sau o denivelare. Sunt în cădere liberă pentru o perioadă scurtă de timp.

Divertisment

Recent, în industria divertismentului au apărut terenuri speciale de antrenament, unde toată lumea poate experimenta imponderabilitate.

După ce treci de un comision medical și plătești o anumită sumă de bani, te poți urca la bordul unui avion care zboară pe o traiectorie ca un val, iar 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. Cert este că, după o cădere liberă, avionul câștigă rapid altitudine. În același timp, oamenii de la bord experimentează un efect diametral opus - supraîncărcare.

Uneori, această valoare atinge de trei ori accelerația datorată gravitației. Cu alte cuvinte, greutatea corpului în gravitate 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, instructorii special instruiți stau la bordul aeronavei în compartimentul de gravitate zero. Sarcina lor este să-i pună pe acei oameni care nu au reușit să îndeplinească intervalul de timp dat la podeaua avionului la timp.

O serie de suișuri și coborâșuri au loc cu o frecvență de până la douăzeci de ori în timpul unui zbor cu avionul.

În Rusia, de exemplu, pentru cei care doresc să experimenteze imponderabilitate există o centrifugă specială, care este situată în centrul pentru formarea 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 imponderabilitatii.

Efect asupra corpului uman

Prin definiție, imponderabilitate este absolut inofensivă pentru corpul uman. Dificultățile încep atunci când durează câteva zile, săptămâni sau luni.

În cele mai multe cazuri, 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, otoliții aparatului vestibular apasă pe terminațiile nervoase, determinând astfel creierul nostru acolo unde se află partea de sus și de jos, orientând corpul uman în spațiu.

Greutate și imponderabilitate

Este cu totul alta chestiune când corpul nu cântărește nimic. Toate procesele din acesta decurg diferit. Din cauza lipsei de presiune din partea otoliților, are loc 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. De asemenea, țesutul osos suferă odată cu degradarea sa. În absența sarcinii, mai puțin fosfor intră 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 obișnuit în gravitate zero poate fi un test foarte dificil pentru organism datorită faptului că flegma nu este îndepărtată de gravitație, ci formează picături sferice.

Pentru a menține tonul necesar, astronauții se antrenează în mod constant câteva ore pe zi. Când merg la culcare, se leagă cu curele 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 imponderabilitate pentru o lungă perioadă de timp, o persoană trebuie să-și simtă efectul asupra solului pentru a afla cum îl va afecta absența gravitației în viitor.

Suntem obișnuiți cu faptul că toate obiectele din jurul nostru au greutate. Acest lucru se întâmplă deoarece forța gravitației îi trage spre Pământ. Chiar dacă zburăm în avion sau sărim cu parașuta, greutatea nu dispare din noi. Dar ce se va întâmpla dacă greutatea tot dispare, când se întâmplă acest lucru și ce fenomene interesante se observă în gravitația zero? Toate acestea sunt în această postare.

Legea gravitației universale, descoperită de Newton, spune că toate corpurile cu masă sunt atrase unele de altele. Pentru corpurile cu o masă mică, o astfel de atracție nu este practic vizibilă, dar dacă corpul are o masă mare, cum ar fi planeta noastră Pământ (și masa sa în kilograme este exprimată printr-un număr de 25 de cifre), atunci atracția devine vizibilă. . Prin urmare, toate obiectele sunt atrase de Pământ - dacă le ridici, ele cad, iar atunci când cad, gravitația le împinge la suprafață. Acest lucru duce la faptul că totul de pe Pământ are greutate, chiar și aerul este apăsat împotriva Pământului prin gravitație și greutatea acestuia apasă pe tot ceea ce se află pe suprafața sa.

Când poate să dispară greutatea? Fie când forța gravitației nu acționează deloc asupra corpului, fie când acţionează, dar nimic nu împiedică corpul să cadă liber. Deși odată cu distanța față de Pământ, forța de atracție față de acesta scade, chiar și la o altitudine de sute și mii de kilometri, rămâne încă mare, așa că nu este ușor să scapi de forța gravitației. Dar este foarte posibil să fii într-o stare de cădere liberă.

De exemplu, vă puteți găsi într-o stare de imponderabilitate dacă vă aflați într-un avion care se deplasează de-a lungul unei traiectorii speciale - la fel ca un corp, care nu ar fi împiedicat de rezistența aerului.

Totul arată așa:

Desigur, avionul nu se poate deplasa pe o astfel de traiectorie pentru o lungă perioadă de timp, deoarece se va prăbuși în pământ. Prin urmare, numai cosmonauții care trăiesc într-o stație orbitală se confruntă cu o ședere lungă în gravitate zero. Și trebuie să se obișnuiască cu faptul că multe dintre fenomenele cu care suntem obișnuiți în condiții de gravitație zero nu se produc deloc la fel ca pe Pământ.

1) În gravitate zero, puteți muta cu ușurință obiecte grele și vă puteți mișca cu doar puțin efort. Adevărat, din același motiv, orice obiect trebuie să fie special asigurat, astfel încât să nu zboare în jurul stației orbitale, iar în timpul somnului cosmonauții sunt duși în pungi speciale atașate de perete.

A învăța să te miști în gravitate zero necesită timp, iar începătorilor le ia mult timp pentru a o face. „Ei împing cu toată puterea și își bat în cap, se încurcă în fire și alte lucruri, așa că este o sursă de distracție fără sfârșit”, a spus un astronaut american pe această temă.

2) Lichidele cu gravitate zero iau o formă sferică. Apa nu va funcționa, așa cum suntem obișnuiți pe Pământ, să o depozităm într-un recipient deschis, să o turnăm dintr-un ceainic și să o turnăm într-o ceașcă, chiar și spălarea mâinilor nu va funcționa așa cum suntem obișnuiți.

3) Flacăra în gravitate zero este foarte slabă și se stinge în timp. Dacă aprindeți o lumânare în condiții normale, aceasta va arde puternic până se va arde. Dar acest lucru se întâmplă deoarece aerul încălzit devine mai ușor și se ridică, făcând loc unui aer proaspăt saturat cu oxigen. În gravitate zero, convecția aerului nu este observată și, în timp, oxigenul din jurul flăcării arde și arderea se oprește.

Arderea unei lumânări în condiții normale și în gravitate zero (dreapta)

Dar un aport constant de oxigen este necesar nu numai pentru ardere, ci și pentru respirație. Prin urmare, dacă astronautul este staționar (de exemplu, adormit), atunci un ventilator trebuie să funcționeze în compartiment pentru a amesteca aerul.

4) În gravitate zero, este posibil să se obțină materiale unice care sunt greu sau imposibil de obținut în condiții terestre. De exemplu, substanțe ultrapure, noi materiale compozite, cristale mari obișnuite și chiar medicamente. Dacă ar fi posibil să se reducă costul de livrare a mărfurilor pe orbită și înapoi, aceasta ar rezolva multe probleme tehnologice.

5) În gravitate zero la bordul stației orbitale, au fost descoperite pentru prima dată câteva efecte necunoscute anterior. De exemplu, formarea unor structuri asemănătoare cu cele cristaline în plasmă sau „efectul Dzhanibekov” - atunci când un obiect care se rotește la intervale regulate își schimbă brusc axa de rotație cu 180 de grade.

Efectul Dzhanibekov:

6) Imponderabilitate are un impact semnificativ asupra oamenilor și organismelor vii. Deși te poți adapta la viață în gravitate zero, nu este ușor. Aflându-se pentru prima dată într-o stare de imponderabilitate, o persoană își pierde orientarea în spațiu, apar amețeli, deoarece aparatul vestibular încetează să funcționeze normal. Alte modificări ale organismului includ redistribuirea lichidului în organism, care determină umflarea feței și obstrucția nasului, din cauza pierderii sarcinii asupra coloanei vertebrale, crește creșterea, iar cu imponderabilitate prelungită, mușchii se atrofiază și își pierd rezistența osoasă. Pentru a reduce schimbările negative, astronauții trebuie să efectueze regulat exerciții speciale.

După întoarcerea pe Pământ, cosmonauții trebuie să se readapteze la condițiile anterioare, nu numai fizic, ci și psihologic. De exemplu, pot lăsa paharul în aer din obișnuință, uitând că va cădea.

„Fizica imponderabilității”. Astronauții de pe ISS spun cum funcționează legile fizicii în gravitate zero: