Что вы знаете о возникновении невесомости: Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость. Вес тела. Невесомость.

Содержание

Искусственные спутники Земли. Первая космическая скорость. Вес тела. Невесомость. — Объяснение нового материала

Комментарии преподавателя

Если шарик толкнуть, а затем предоставить самому себе, то он опишет некоторую дугу и остановится. Причиной остановки шарика является действие на него силы трения и силы сопротивления воздуха, препятствующих движению и уменьшающих его скорость.

Если уменьшить действие тормозящих сил, то шарик может описать вокруг точки О одну или несколько окружностей, прежде чем остановится (при этом крепление шнура в точке О должно быть таким, чтобы оно не препятствовало движению шарика).

Если бы нам удалось устранить все силы сопротивления движению, то шарик бесконечно двигался бы вокруг точки О по замкнутой кривой, например по окружности. При этом направление скорости шарика непрерывно менялось бы под действием силы, направленной к центру окружности.

Примером подобного движения служит обращение планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет.

Рассмотрим более детально вопрос о запуске и движении искусственных спутников Земли (сокращенно ИСЗ).

Чтобы понять, при каких условиях тело может стать искусственным спутником Земли, рассмотрим рисунок. Он представляет собой копию рисунка, сделанного Ньютоном.

Рис. Копия рисунка Ньютона

На этом рисунке изображён земной шар, а на нём показана высокая гора, с вершины которой бросают камни, придавая им различные по модулю горизонтально направленные скорости.

В подписи к рисунку говорится: «Брошенный камень отклонится под действием силы тяжести от прямолинейного пути и, описав кривую траекторию, упадёт, наконец, на Землю. Если его бросить с большой скоростью, то он упадёт дальше». Продолжая эти рассуждения, Ньютон приходит к выводу, что при отсутствии сопротивления воздуха и при достаточно большой скорости тело вообще может не упасть на Землю, а будет описывать круговые траектории, оставаясь на одной и той же высоте над Землёй. Такое тело становится искусственным спутником Земли.

Земля, окружённая ИСЗ и так называемым космическим мусором

Движение спутника является примером свободного падения, так как происходит только под действием силы тяжести. Но спутник не падает на Землю благодаря тому, что обладает достаточно большой скоростью, направленной по касательной к окружности, по которой он движется. Так, естественный спутник Земли Луна (рис.) обращается вокруг планеты около четырёх миллиардов лет.

Рис. Обращение Луны вокруг Земли является примером свободного падения

Значит, для того чтобы некоторое тело стало искусственным спутником Земли, его нужно вывести за пределы земной атмосферы и придать ему определённую скорость, направленную по касательной к окружности, по которой он будет двигаться.

Наименьшая высота над поверхностью Земли, на которой сопротивление воздуха практически отсутствует, составляет примерно 300 км. Поэтому обычно спутники запускают на высоте 300—400 км от земной поверхности.

Выведем формулу для расчёта скорости, которую надо сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником Земли, двигаясь вокруг неё по окружности.

Движение спутника происходит под действием одной только силы тяжести. Эта сила сообщает ему ускорение свободного падения g, которое в данном случае выполняет роль центростремительного ускорения.

Вы уже знаете, что центростремительное ускорение определяется по формуле:

Значит, для спутника

По этой формуле определяется скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно обращалось по окружности вокруг Земли на расстоянии г от её центра.

Движение ИСЗ по круговой орбите

Эта скорость называется первой космической скоростью (круговой).

Если высота h спутника над поверхностью Земли мала по сравнению с земным радиусом, то ею можно пренебречь и считать, что г ≈ R3.

Обозначим ускорение свободного падения вблизи поверхности Земли g0.

Тогда формула для расчёта первой космической скорости спутника, движущегося вблизи поверхности Земли, будет выглядеть так:

Рассчитаем эту скорость, принимая радиус Земли равным 6400 км (или 6,4 • 106 м), a g0 = 9,8 м/с2.

Если же высотой h спутника над Землёй пренебречь нельзя, то расстояние г от центра Земли до спутника и ускорение свободного падения g на высоте h определяются по следующим формулам:

В этом случае формула для расчёта первой космической скорости примет вид:

или

По этой формуле можно рассчитать первую космическую скорость спутника любой планеты, если вместо массы и радиуса Земли подставить соответственно массу и радиус данной планеты.

Из формулы следует, что чем больше высота h, на которой запускается спутник, тем меньшую скорость v ему нужно сообщить для его движения по круговой орбите (так как h стоит в знаменателе дроби). Например, на высоте 300 км над поверхностью Земли первая космическая скорость приблизительно равна 7,8 км/с, а на высоте 500 км — 7,6 км/с.

Первый искусственный спутник Земли

Если скорость тела, запускаемого на высоте h над Землёй, превышает соответствующую этой высоте первую космическую, то его орбита представляет собой эллипс. Чем больше скорость, тем более вытянутой будет эллиптическая орбита. При скорости, равной 11,2 км/с, которая называется второй космической скоростью, тело преодолевает притяжение к Земле и уходит в космическое пространство.

Для запуска спутников применяют ракеты. Двигатели ракеты должны совершить работу против сил тяжести и сил сопротивления воздуха, а также сообщить спутнику соответствующую скорость.

4 октября 1957 г. в Советском Союзе был запущен первый в истории человечества искусственный спутник Земли. Спутник в виде шара диаметром 58 см и массой 83,6 кг и ракета-носитель долгое время двигались над Землёй на высоте в несколько сотен километров.

Космический корабль «Восток»

12 апреля 1961 г. первый в мире лётчик-космонавт, наш соотечественник Юрий Алексеевич Гагарин совершил полёт в космос на космическом корабле «Восток».

В настоящее время сотни спутников запускаются каждый год в научно-исследовательских и практических целях: для осуществления теле- и радиосвязи, исследования атмосферы, прогнозирования погоды и т. д.

Вес тела

Весом тела называется сила, с которой данное тело давит на опору или растягивает подвес вследствие притяжения данного тела к Земле.

Установим основные характеристики этой силы – причину ее возникновения, модуль и направление. Рассмотрим тело, подвешенное на пружине (Рис. 1.). Под действием силы тяжести тело стремится двигаться вниз, увлекая за собой нижний конец пружины. В свою очередь, пружина деформируется, что вызывает появление в ней силы упругости.

Рис. 1. Тело, подвешенное на пружине

Под действием силы упругости, которая приложена к верхнему краю тела, это тело, в свою очередь, также деформируется, возникает другая сила упругости, обусловленная деформацией тела. Эта сила приложена к нижнему краю пружины. Кроме того, она равна по модулю силе упругости пружины и направлена вниз. Именно эту силу упругости тела мы и будем называть его весом, то есть вес тела приложен к пружине и направлен вниз.

После того как колебания тела на пружине затухнут, система придет в состояние равновесия, в котором сумма сил, действующих на тело, будет равна нулю. Это значит, что сила тяжести рана по модулю и противоположна по направлению силе упругости пружины (Рис. 2). Последняя равна по модулю и противоположна по направлению весу тела, как мы уже выяснили. Значит, сила тяжести по модулю равна весу тела. Данное соотношение не универсально, но в нашем примере – справедливо.

Рис. 2. Вес и сила тяжести

Приведенная формула не означает, что сила тяжести и вес – одно и то же. Эти две силы разные по своей природе. Вес – это сила упругости, приложенная к подвесу со стороны тела, а сила тяжести – это сила, приложенная к телу со стороны Земли.

Рис. 3. Вес и сила тяжести тела на подвесе и на опоре

Невесомость

Выясним некоторые особенности веса. Вес – это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, из этого следует, что если тело не подвешено или не закреплено на опоре, то его вес равен нулю. Данный вывод кажется противоречивым нашему повседневному опыту. Однако он имеет вполне справедливые физические примеры.

Если пружину с подвешенным к ней телом отпустить и позволить ей свободно падать, то указатель динамометра будет показывать нулевое значение (Рис. 4). Причина этого проста: груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением (g) и одинаковой нулевой начальной скоростью (V0). Нижний конец пружины движется синхронно с грузом, при этом пружина не деформируется и силы упругости в пружине не возникает. Следовательно, не возникает и встречной силы упругости, которая является весом тела, то есть тело не обладает весом, или является невесомым.

Рис. 4. Свободное падение пружины с подвешенным к ней телом

Состояние невесомости возникает благодаря тому, что в земных условиях сила тяжести сообщает всем телам одинаковое ускорение, так называемое ускорение свободного падения. Для нашего примера мы можем сказать, что груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением. Если на тело действует только сила тяжести или только сила всемирного тяготения, то это тело находится в состоянии невесомости. Важно понимать, что в этом случае исчезает только вес тела, но не сила тяжести, действующая на это тело.

Состояние невесомости – не экзотика, довольно часто многие из вас его испытывали – любой человек, подпрыгивающий или спрыгивающий с какой либо высоты, до момента приземления находится в состоянии невесомости.

Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя. В чем причина такого уменьшения? Дадим математическое объяснение, опираясь на второй закон Ньютона.

Рис. 5. Математическое объяснение веса тела

На тело действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила упругости пружины, направленная вверх. Эти две силы сообщают телу ускорение. и уравнение движения будет иметь вид:

m = + m

Выберем ось y (Рис. 5), поскольку все силы направлены вертикально, нам достаточно одной оси. В результате проецирования и переноса слагаемых получим – модуль силы упругости будет равен:

ma = mg — Fупр

Fупр = mg — ma,

где в левой и правой части уравнения стоят проекции сил, указанных во втором законе Ньютона, на ось y. Согласно определению, вес тела по модулю равен силе упругости пружины, и, подставив ее значение, получим :

P = Fупр = mg — ma = m( g — а)

Вес тела равен произведению массы тела на разность ускорений. Из полученной формулы видно, что если модуль ускорения тела меньше модуля ускорения свободного падения, то вес тела меньше силы тяжести, то есть вес тела, движущегося ускоренно, меньше веса покоящегося тела.

Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется ускоренно вверх (Рис. 6).

Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.

Рис. 6. Тело с грузиком движется ускоренно вверх

Тело движется вверх, и его ускорение направлено туда же, следовательно, нам необходимо поменять знак проекции ускорения на ось у.

Из формулы видно, что теперь вес тела больше силы тяжести, то есть больше веса покоящегося тела.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.

Это справедливо не только для тела, подвешенного на пружине, но и для тела, укрепленного на опоре.

Рассмотрим пример, в котором проявляется изменение тела при его ускоренном движении (Рис. 7).

Автомобиль движется по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности. Из кинематики мы знаем, что автомобиль движется с центростремительным ускорением, величина которого равна квадрату скорости, деленной на радиус кривизны моста. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона это ускорение сообщается автомобилю равнодействующей силой тяжести и силой реакции опоры.

m = + m

Выберем координатную ось у, направленную вертикально вверх, и запишем это уравнение в проекции на выбранную ось, подставим значения и проведем преобразования:

Рис. 7. Наивысшая точка нахождения автомобиля

Вес автомобиля, по третьему закону Ньютона, равен по модулю силе реакции опоры (), при этом мы видим, что вес автомобиля по модулю меньше силы тяжести, то есть меньше веса неподвижного автомобиля.

Пример задачи

Ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением а=20 м/с2. Каков вес летчика-космонавта, находящегося в кабине ракеты, если его масса m=80 кг?

Совершенно очевидно, что ускорение ракеты направлено вверх и для решения мы должны использовать формулу веса тела для случая с перегрузом (Рис. 8).

Рис. 8. Иллюстрация к задаче

Необходимо отметить, что если неподвижное относительно Земли тело имеет вес 2400 Н, то его масса составляет 240 кг, то есть космонавт ощущает себя в три раза массивнее, чем есть на самом деле.

Использованные источники:

https://www.youtube.com/watch?v=xQOns-yfmJI

https://www.youtube.com/watch?v=vWs4MIZTEwM

https://www. youtube.com/watch?v=hEXCvquS82c

что это такое в физике, законы проявления, как влияет на человека, формула

Невесомость — что это простыми словами

Для того чтобы понять, что такое невесомость, нужно сначала познакомиться с понятием веса.

Определение

Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Очень часто понятие вес путают с массой. Вес обозначается P — давление, оказываемое телом на подвес или опору. F — сила упругости, оказываемая подвесом на предмет. Они равны по модулю, но противоположны по направлению.

Невесомость возникает в том случае, если тело не давит на опору или подвес. Еще Готфрид Лейбниц отметил изменение веса шарика в свободном падении в жидкости. В 1892 — 1893 г.г. профессором МГУ Любимовым Н. А. было поставлено несколько опытов, доказывающих возникновение невесомости в состоянии свободного падения. В своих экспериментах Любимов использовал маятник. Маятник, выведенный из положения равновесия при свободном падении, не качался.

Определение состояния невесомости, физические особенности

Простыми словами, состояние невесомости — отсутствие давления на предмет и его части, т.е. гравитационные силы в этом случае уравновешиваются.

Есть два вида невесомости.

Потеря веса, которая возникает на большом расстоянии от небесных тел из-за ослабления притяжения, называется статической невесомостью. А состояние, в котором находится человек во время полета по орбите, — динамической невесомостью.

Проявляются они совершенно одинаково. Ощущения человека одни и те же. Но причины разные. Космонавты в полетах имеют дело только с динамической невесомостью. Выражение «динамическая невесомость» означает: «невесомость, возникающая при движении».

Физическая формула веса (P) при ускоренном движении опоры имеет следующий вид:

P=m(g-a),
m — масса тела,
g — ускорение свободного падения,
a — ускорение опоры.
При равенстве g и a, P=0, достигается невесомость.

Динамическая невесомость возникает и на Земле. Невесомы пловцы-ныряльщики, летящие в воду с вышки. Лыжники во время прыжка с трамплина невесомы в течение нескольких секунд. Невесомы падающие камнем вниз парашютисты, пока они не раскрыли парашюты. При тренировках космонавтов на тридцать – сорок секунд создают невесомость в самолете.

Как проявляется, влияние на человека

Мы не замечаем собственного веса и привыкли к тому, что все предметы имеют вес. За миллионы лет развития все живущие на Земле организмы приспособились к тому, чтобы выдержать свой вес, люди не исключение. Для жизни в условиях земного притяжения у нас есть кости, связки и мышцы.

Примечание

В человеческом организме есть специальный орган — вестибулярный аппарат. Он расположен в глубине головы, за ухом. Вестибулярный аппарат помогает нам ориентироваться в пространстве, с помощью него мы чувствуем, где «низ» и где «верх».

Естественно, что состояние невесомости существенно отличается от привычного нам. Организм человека в такой среде реагирует на невесомость как на раздражитель. Центральная нервная система страдает в первую очередь. Отсутствие привычной тяжести для человеческого тела — большой стресс.

Космонавты чаще всего встречаются с состоянием невесомости. Они проходят многолетние тренировки, чтобы сократить последствия и приспособить организм к такому состоянию. В первые минуты пребывания в состоянии невесомости человек может почувствовать тошноту, головную боль, дезориентацию (вестибулярный аппарат в этом случае не может подсказать нам, где «верх», а где «низ»).

В невесомости человеческий рост может увеличиться на 2 – 5 см из-за низкой гравитации. Это может вызвать мышечные и суставные боли. Но после возращения в привычные условия, рост вернется.

Сильный дискомфорт причиняет изменение давления жидкости в организме. Кровь приливает к голове и груди. Стоять и ходить в состоянии невесомости не получится, поэтому мышцы спины и ног начинают терять силу и уменьшаться в размерах. Невесомость действует и на кости человека. Каждый месяц, проведенный в состоянии невесомости, кости истончаются на 1%.

После возвращения на Землю космонавты должны снова привыкать к земным условиям. Даже за несколько дней в космосе, человеческое тело отвыкает от собственного веса. Многие космонавты не способны устойчиво держаться на ногах и ходить после пребывания в невесомости. Чтобы последствия не были тяжелыми, космонавты, помимо обычных силовых тренировок, проводят электростимуляцию мышц. Не исключается применение и фармакологических средств.

Можно ли создать условия невесомости на Земле

Чтобы привыкнуть к ощущению невесомости в космосе, космонавты тренируется в специальных самолетах-лабораториях:

Он взлетает и начинает просто падать, чтобы ускорение самолета было равно ускорению свободного падения. В этот момент, в формуле веса из g вычитается равное ему значение ускорения a и получается 0:

P = m (g-a) = m (9,8 — 9,8) = 0

Эффект невесомости можно ощутить на аттракционах вроде «американских горок». На секунды, при резком спуске, можно почувствовать состояние невесомости.

Таким образом можно побывать в состоянии невесомости на Земле.

Невесомость — значение, примеры и часто задаваемые вопросы

Невесомость — это отсутствие ощущения веса. Вес объекта определяется как произведение массы и ускорения свободного падения. Изучая гравитацию, мы сталкиваемся со многими интересными фактами о влиянии гравитации, одним из которых является невесомость или невесомость. Мы знаем, что вес объекта — это сила, с которой земля притягивает этот объект. Когда человек, стоящий на поверхности земли, он будет испытывать вес, земля будет оказывать силу, равную и противоположную весу человека. В этой статье мы столкнемся с подробным пониманием веса и невесомости объекта.

Что такое невесомость?

Чтобы понять, что такое невесомость, мы должны начать с эффектов гравитации и понятия веса. Из определения веса мы знаем, что вес прямо пропорционален массе объекта. По мере увеличения массы объекта вес объекта также будет увеличиваться. Теперь вопрос, возникший после определения веса, что такое невесомость?

Невесомость возникает, когда объект подвергается свободному падению. Когда человек, стоящий на поверхности земли, он будет испытывать вес, земля будет оказывать силу, равную и противоположную весу человека, чтобы удерживать его в покое. Тот же принцип остается в силе, когда мы измеряем вес объекта с помощью пружинных весов, подвешенных к неподвижным балансам. Объект упадет, если на него не действует внешняя сила в направлении, противоположном силе тяжести. Теперь представим, что оба конца пружинных весов свободны, обе пружины будут двигаться относительно ускорения под действием силы тяжести, тогда объект будет ощущать невесомость. Это явление свободного падения известно как невесомость.

Теперь давайте посмотрим на определение невесомости. Итак, невесомость — это явление невесомости, когда предмет или человек испытывает свободное падение. Другими словами, невесомость — это состояние, испытываемое при свободном падении, при котором действие гравитации нейтрализуется инерционной (например, центробежной) силой, возникающей в результате орбитального полета. Он также известен как невесомость и часто используется для описания такого состояния, как свободное падение, когда единственным предлагаемым ускорением является ускорение под действием силы тяжести.

Астронавты, работающие на орбите Земли, часто испытывают ощущение невесомости. Астронавты на орбите испытывают такие же ощущения, как и люди, которые испытывают в момент покидания места в парке развлечений. Ощущения одинаковы как для гонщиков, так и для космонавтов, но причины невесомости также одни и те же. Но есть несколько человек, которым трудно понять концепцию невесомости.

Невесомость на Орбите

Вы думаете, что астронавт на орбитальной станции остается невесомым, поскольку:

В космосе нет гравитации, и эти астронавты в это время не имеют веса. Само пространство известно как вакуум, и все мы знаем, что вакуум не содержит гравитации. Астронавты уходят дальше от Земли, и это место оказывает минимальное влияние на гравитацию.

Если вы тоже верите в подобные заявления, то вам потребуется немного времени, чтобы перестроить и перестроить свои мысли, чтобы понять истинную причину невесомости. Это первое правило физики: необходимо немного разучиться, прежде чем вы приступите к настоящему обучению. Вот две конкурирующие идеи, которые приведут вас к правильному определению, удалив из вашего ума поглощенные понятия.

Контактные и бесконтактные силы

Существуют две основные категории, известные как дистанционные и контактные силы. Когда вы садитесь на стул, вы можете испытать эти две силы. Сила притяжения Земли потянет вас вниз, а сила притяжения стула потянет вас вверх, это происходит из-за контакта между нижним концом и верхом стула. Это определяется как контактная сила, которая является результатом реального прикосновения двух взаимодействующих объектов (вас и стула). Бесконтактная сила здесь — это Земля, которая работает на взаимное притяжение масс, поскольку Земля и вы не находитесь в физическом контакте.

Чтение веса и весов

Vedantu поможет вам понять его с технической точки зрения. Мы все знаем, что весы не могут измерить наш вес, но мы используем весы для измерения веса. Здесь следует отметить, что показания по шкале являются фактическим измерением направленной вверх силы, которая применяется по шкале для уравновешивания нисходящей гравитационной силы в соответствии с действием объекта. Когда этот объект приходит в равновесное состояние в движении или стабилизируется с постоянной скоростью, то эти две силы уравновешиваются. Восходящая сила уравновешивает нисходящее масштабирование в зависимости от веса человека. Когда вы стоите на весах и подпрыгиваете вверх и вниз, шкала может быстро измениться.

Невесомость в космосе

Астронавты, находящиеся на орбите в космосе, чувствуют себя в невесомости, потому что в космосе нет внешней контактной силы, толкающей или притягивающей их тела. Гравитация — единственная сила, действующая на их тела. Гравитация, являющаяся силой действия на расстоянии, не может ощущаться и, следовательно, не дает никакого ощущения веса. При этом космонавты ощущают невесомость в космосе.

Экипажи космических кораблей подвержены проблемам невесомости. В ходе первых советских и американских пилотируемых миссий стало известно, что во время относительно коротких полетов происходит снижение частоты сердечных сокращений и дыхания, а также прогрессирующая потеря веса и кальция в костях. Однако по возвращении на Землю происходит изменение большинства этих эффектов. В более поздних продолжительных миссиях, таких как американские космические станции «Скайлэб» и советский «Салют», были проведены обширные биомедицинские исследования.

Ощущение невесомости или невесомости возникает, когда действие гравитации не ощущается, но может быть испытано. В общем, гравитация существует повсюду во Вселенной, потому что она определяется как сила, притягивающая два тела друг к другу. Но космонавты в космосе обычно не ощущают его последствий.

МКС (Международная космическая станция), например, находится в постоянном свободном падении над Землей. Однако его продвижение почти равно скорости его падения на землю. Это означает, что астронавтов внутри не тянет ни в каком конкретном направлении. Так они плавают.

Отсутствие опорного веса на ногах звучит расслабляюще, но в будущем с этим связано много проблем со здоровьем. Кости и мышцы ослабевают, в организме происходят и другие изменения. Одной из функций МКС является изучение влияния на здоровье космонавтов длительных периодов невесомости.

Примеры невесомости

Рассмотрим несколько примеров невесомости. Помимо падения сверху, предметов, прикрепленных к пружине со свободными концами, и т. д. Помимо этого, есть много примеров, которые раскрывают невесомость.

Космонавты в космическом корабле ощутят почти невесомость, мы наблюдаем их парение из-за невесомости.

(Изображение скоро будет загружено)

Люди, пользующиеся лифтами, будут испытывать невесомость или невесомость. Невесомость, испытываемая в лифтах, известна как эффективная невесомость. Это лучшее объяснение невесомости, которая развивает невесомость, не означает отсутствие гравитации, но означает отсутствие ощущения гравитации или веса объекта. Кроме того, это может объяснить, что масса и вес не являются одним и тем же фактором, хотя человек чувствует себя невесомым, что не означает, что он не имеет массы.

(Изображение скоро будет загружено)

Знаете ли вы?

Невесомость не делает людей невесомыми. Люди не невесомы на МКС (Международной космической станции). 90% земного притяжения по-прежнему воздействует на МКС (Международную космическую станцию), поэтому люди весят 90% того, что они должны были бы иметь на Земле. Причина, по которой астронавты плавают, заключается в том, что МКС находится в постоянном свободном падении вокруг Земли, на орбите, на которой действует микрогравитация, потому что люди и объекты внутри падают с той же скоростью, что и сама МКС.

Заключение

Итак, вы, должно быть, уже полностью усвоили тему невесомости. Если у вас все еще есть несколько вопросов, вы можете обсудить их с экспертами Веданту. Когда вы обнаружите что-то сложное во время самостоятельного изучения, вы можете составить список.

Невесомость — GeeksforGeeks

Ощущение полной или почти полной невесомости называется невесомостью. Невесомость — обычное чувство космонавтов, летающих вокруг Земли. Чувства, которые испытывают астронавты на орбите, аналогичны тем, которые испытывает любой, кто был подвешен над сиденьем во время аттракциона в парке развлечений в течение короткого периода времени. В каждом из этих обстоятельств причины ощущения невесомости одни и те же.

Что такое невесомость?

Невесомость — это термин, используемый для выражения ощущения полной или почти полной невесомости. Невесомость — обычное ощущение космонавтов на орбите вокруг Земли. Эти чувства, которые испытывают астронавты на орбите, подобны тем, которые испытывает любой, кто на мгновение был подвешен над сиденьем во время аттракциона в парке развлечений.

Когда ваше тело находится в свободном падении и ускорение направлено вниз под действием силы тяжести, говорят, что вы невесомы. Для описания этого состояния можно использовать термин «невесомость». Когда на наши тела не действует сила, говорят, что нам 9.0077 невесомый .

Почему мы чувствуем себя невесомыми?

Невесомость возникает, когда гравитационное притяжение равно нулю. Мы чувствуем вес, потому что после того, как наше тело производит силу на землю благодаря гравитационному притяжению, земля оказывает равную и противоположную силу на наше тело. При свободном падении под g нет твердого объекта, который мог бы воздействовать на нас силой, давая нам ощущение невесомости.

Человек, находящийся в состоянии невесомости, чувствует, что никакие внешние предметы не касаются его тела. Другими словами, когда исчезают все контактные силы, возникает ощущение невесомости. Описанные выше ощущения часты при свободном падении. Сила тяжести – единственная сила, действующая на тело при свободном падении. Гравитацию нельзя ощутить без противодействующей силы, поскольку это бесконтактная сила. Когда вы находитесь в свободном падении, из-за этого вы будете чувствовать себя невесомым.

Очень важно понимать, что невесомость — это только ощущение, а не реальность, связанная с похудевшим человеком. Невесомость больше связана с наличием и отсутствием контактных сил, чем с весом.

Почему космонавты чувствуют себя невесомыми в космосе?

Поскольку космонавтов в космосе не толкает и не дергает внешняя контактная сила, они испытывают ощущение невесомости. Единственная сила, действующая на их тела, — гравитация. Гравитация — это сила действия на расстоянии, которую нельзя ощутить, поэтому она не может дать вам ощущение веса.

Многие ученики считают, что космонавты испытывают невесомость, потому что в космосе нет гравитационного притяжения. Это неправильно. Если бы это было правдой, принципы кругового движения были бы нарушены. Если кто-то считает, что отсутствие гравитации в космосе является причиной невесомости, то почему люди вращаются в космосе?

Сила тяжести в космосе меньше, чем на Земле?

Сила тяжести, действующая на космонавта в космосе, безусловно, меньше, чем на поверхности Земли. Однако этого недостаточно, чтобы объяснить значительную потерю веса. Если космическая станция находится на высоте 800 км над поверхностью Земли, значение g будет снижено с 9от 0,8 м/с2 до примерно 7,35 м/с2 в этом положении.

Хотя он и помогает астронавтам похудеть, он не дает ощущения полной невесомости. Поскольку они свободно падают на Землю, они чувствуют себя совершенно невесомыми из-за отсутствия опорной поверхности.

Способы избежать невесомости

Невесомость контрастирует с современным человеческим опытом, связанным с неравномерной силой, например:

Когда транспортное средство замедляется из-за атмосферного сопротивления при входе в атмосферу или использовании парашюта,
Сидение на стуле на земле, стояние на земле и другие действия, при которых гравитации противодействует сила, поддерживающая землю,
Когда космический корабль выполняет орбитальное управление или когда ракетные двигатели обеспечивают тягу во время фазы запуска,
Полет на самолете, когда подъемная сила, создаваемая крыльями, создает опорную силу.

Когда предмет не является невесомым, как в приведенных выше примерах, сила действует на предмет неравномерно. Сопротивление, аэродинамическая подъемная сила и тяга — все это неоднородные силы, действующие на точку или поверхность, а не на общую массу объекта, что приводит к явлению веса. Эта неравномерная сила также может передаваться на предмет, когда он соприкасается с другим предметом, например, когда ноги соприкасаются с поверхностью земли или когда парашютная подвеска соприкасается с телом.

Примеры задач

Задача 1: Почему мы чувствуем невесомость в пространстве?

Ответ:

В космосе человек может ощущать невесомость, так как нечему противостоять силе тяжести. Так как противопоставляется грунтовая или нормальная сила, то человек чувствует себя невесомым.

Проблема 2: Действительно ли в космосе невесомость?

Ответ:

Некоторые люди считают, что в космосе нет гравитации. По правде говоря, везде в космосе присутствует незначительная гравитация. Луна удерживается на орбите вокруг Земли под действием гравитации. С другой стороны, гравитация ослабевает с расстоянием.

Задача 3. Представьте, что вы качаетесь взад-вперед на качелях на качелях. Когда вы чувствуете себя «невесомым»?

Ответ:

Только когда у вас будет чистая нулевая сила, вы почувствуете себя невесомым.