Причиной невесомости может быть
Содержание статьи
Заблуждение: причина невесомости на орбите — отсутствие гравитации
Еще один случай, когда все в целом правильно понимают суть некоего явления, но часто, к сожалению, описывают его не совсем верно.
Согласно закону всемирного тяготения все тела притягиваются друг к другу, и сила притяжения прямо пропорциональна массам тел и обратна пропорциональна квадрату расстояния между ними. То есть выражение «отсутствие гравитации» вообще не имеет смысла. На высоте нескольких сотен километров над поверхностью Земли — там, где летают пилотируемые корабли и космические станции — сила притяжения Земли очень велика и практически не отличается от силы гравитации вблизи поверхности.
Если бы существовала техническая возможность сбросить некий предмет с башни высотой километров 300, он бы начал падать вертикально и с ускорением свободного падения, точно так же, как он падал бы с высоты небоскреба или с высоты человеческого роста. Таким образом, во время орбитальных полетов сила земного притяжения не отсутствует и не ослабевает в значимых масштабах, а компенсируется. Точно так же, как для водных судов и аэростатов, сила притяжения земли компенсируется архимедовой силой, а для крылатых летательных аппаратов — подъемной силой крыла.
Да, но вот самолет-то летит и не падает, а пассажиру внутри салона не летают как космонавты на МКС. При обычном полете пассажир прекрасно ощущает свой вес, и от падения на землю его удерживает не непосредственно подъемная сила, а сила реакции опоры. Лишь во время аварийного или искусственно вызванного резкого снижения человек вдруг чувствует, что перестает давить на опору. Возникает невесомость. Почему? А потому что если потеря высоты происходит с ускорением, близким к ускорению свободного падения, то опора больше не мешает пассажиру падать — она и сама падает.
spaceref.com
Невесомость
Понятно, что когда самолет прекратит резкое снижение, или, к несчастью, упадет на землю, тут-то и станет ясно, что гравитация никуда не девалась. Ибо в земных и околоземных условиях эффект невесомости возможен только во время падения. Собственно продолжительным падением и является орбитальный полет. Космическому кораблю, двигающемуся по орбите с первой космической скоростью, мешает упасть на Землю сила инерции. Взаимодействие гравитации и инерции имеет название «центробежной силы», хотя в реальности такой силы не существует, это в некотором роде фикция. Аппарат стремится двигаться по прямой (по касательной к околоземной орбите), но земная гравитация постоянно «закручивает» траекторию движения. Здесь эквивалентом ускорения свободного падения является так называемое центростремительное ускорение, в результате которого меняется не значение скорости, а ее вектор. И поэтому скорость корабля остается неизменной, а направление движение постоянно меняется. Поскольку и корабль, и космонавт движутся с одной и той же скоростью и с тем же самым центростремительным ускорением, космический аппарат не может выступать в качестве опоры, на которую давит вес человека. Вес — это возникающая в поле сил тяжести сила воздействия тела на опору препятствующую падению, А корабль, как и резко снижающийся самолет, падать не мешает.
Вот поэтому совершенно неправильно говорить об отсутствии земной гравитации или о наличии «микрогравитации» (как принято в англоязычных источниках) на орбите. Напротив, притяжение земли является одним из главных факторов возникающего на борту феномена невесомости.
Об истинной микрогравитации можно говорить лишь в применении к полетам в межпланетном и межзвездном пространстве. Вдали от крупного небесного тела действие сил притяжения отдаленных звезд и планет будет настолько слабым, что возникнет эффект невесомости. О том, как с этим бороться, мы не раз читали в фантастических романах. Космические станции в виде тора (баранки) станут раскручиваться вокруг центральной оси и создавать имитацию гравитации с помощью центробежной силы. Правда, чтобы создать эквивалент земного притяжения, придется задать тору диаметр более 200 м. Есть и другие проблемы, связанные с искусственной гравитацией. Так что все это дело отдаленного будущего.
NASA
Звездолеты будущего станут большими и круглыми.
Источник
Что такое невесомость, интересные факты и как испытать чувство невесомости
Наверное, каждый из нас за свою жизнь испытывал чувство невесомости. Давайте разберем, что такое невесомость, за счет чего оно достигается и где его можно прочувствовать.
Что такое невесомость — определение
При ответе на вопрос, что такое невесомость, многие с вспомнят про силу притяжения и возможность свободного полета, хождения по потолку, летающим предметам и космонавтам, которые чаще всех испытывают это чувство.
Для обсуждения понятия невесомости предлагаю обсудить научную часть вопроса и физического явления. На планете Земля у предметов и живых существ действует сила притяжения (сила тяжести). Таким образом, если предмет перемещается или находится в состоянии покоя, возникает давление силы тяжести предмета на поверхность.
Невесомость – это состояние тела, при котором сила взаимодействия с поверхностью существенна мала и не происходит давление друг на друга. Часто при определении невесомости используют понятие гравитации или микрогравитации.
Интересные факты о невесомости и гравитации
Что мы с Вами знаем о невесомости, как можем охарактеризовать это явление?
Неудобства.
В настоящее время явление невесомости полностью изучено и не вызывает большого количества вопросов. У космонавтов до полета длительный период проходит подготовка организма к невесомости, и несмотря на это, отсутствие силы тяжести приводит организм в достаточно большой стресс.
Основное нарушение при явлении невесомости наблюдается в изменении давления жидкости в организме, особенно крови. Помимо этого, отсутствует привычная нагрузка на опорно-двигательный аппарат, что вызывает дискомфорт. После доставки космонавта на космическую станцию, его организм некоторое время проходит период адаптации, несмотря на долгие месяцы подготовки перед полетом.
Влияние невесомости на организм
Обычно период адаптации организма проходит в течение 7-10 дней. В результате космонавты из-за отсутствия силы тяжести теряют в весе, снижается работоспособность, а также повышается общая утомляемость организма. Также может измениться соотношение элементов в тканях. После длительного пребывания в космосе человек может стать на несколько сантиметров вследствие невесомости. В результате может произойти защемления нервов, появиться различные боли мышечного и суставного характера.
Питание.
На сегодняшний день питание у космонавтов очень разнообразное. Рацион питания составляют сублимированные продукты, упакованные в тубы из алюминия. Практически все питание находится в виде пюре. Рацион и тару продумывают таким образом, чтобы избежать крошек и их попадания в глаза. Печенья делают небольшими, чтобы не кусать, и сверху покрывают оболочкой.
Способы испытать чувство невесомости в теории и на практике
Чувство невесомости полноценно можно испытать в космосе, но для этого нужно выбрать эту профессию и долгие годы готовится. Однако ощущение невесомости можно испытать и на Земле, хоть и незначительное.
На Земле невесомость можно смоделировать следующим способом. В экспериментальных целях и для тренировки космонавтом создавали состояние невесомости до 40 секунд с помощью специального самолета, который имел воздействие только силы земного притяжения. Траектория движения самолета проходит по параболе. Такие ощущения сейчас можно испытать и на специальных тренажерах, в парках аттракционов. Суть заключается в том, что резко набирается высота и также резко потом сбрасывается, вызывая ощущение свободного падения, невесомости.
Подобные ощущения мы испытываем на рейсах гражданской авиации в период посадки самолета, а также в автомобиле, при резком перепаде движения сверху вниз.
Помимо этого, схожие ощущения можно получить, прыгая на батуте, находясь в воздухе от прыжка непосредственно перед падением вниз, в современных скоростных лифтах при резкой остановке на высоком этаже.
Сейчас существуют специальные симуляторы невесомости, в которых Вы можете испытать это ощущение на борту специально оснащенного для этих нужд самолета ИЛ – 76. Это специальная лаборатория, предназначенная для испытания перегрузок, в том числе космонавтами перед полетами в космос. Во время полета, резко набирается высота и на высоте 8-9 км пилот выключает мощность двигателей, тем самым, позволяя самолету двигаться по инерции. Как раз, когда сила тяжести становится равна силе инерции, достигается невесомость. Во время полета группа испытывает на борту самолета несколько таких ощущений невесомости. Стоимость такого полета индивидуальна и может быть совмещена с экскурсией, космическим питанием и многим другим.
Заключение
Явление невесомости, в основном, можно испытать находясь в космосе, но также мы периодически испытываем его в самолете, на аттракционе, в лифте и даже на батуте, хоть и длится оно буквально секунды.
Источник
Просмотр полной версии : Почему возникает ощущение «невесомости» и «предобморочного состояния»?
Stefaniya11111
27.09.2013, 17:36
Сначала написала неврологам [Ссылки могут видеть только зарегистрированные и активированные пользователи] но теперь сомневаюсь…
Пол — женский, возраст -28 лет, рост 168 см, вес 60 кг.
Я прошла лечение у пяти неврологов с диагнозом «Вегето-сосудистая дистония по смешанному типу», выпила очень большое количество таблеток, но, ни один из них не направлял меня к психотерапевту. Позже по своей инициативе я всё- таки посетила 5 занятий с психотерапевтом (базовое образование врач-психиатр), но усомнилась, что этот доктор сможет мне помочь в моей проблеме и посещения прекратила. Как мне объяснили, это был гештальт подход. Я должна была научиться «выделять свои чувства». Я что-нибудь рассказывала, например, почему я боюсь потерять сознание на улице, доктор меня периодически останавливала, и просила «выделить свои чувства в данный момент» Я до сих пор не до конца понимаю, как это правильно делать, т.к. то, что я чувствовала в тот момент, она называла эмоциями, а чувства выделять я так и не научилась.
Помогите мне разобраться, что же всё -таки у меня : паническое расстройство или что-то другое? Если мне показана психотерапия, то в каком подходе должно проходить лечение?
После того как я переболела тиреотоксикозом меня стали беспокоить такие симптомы:
Мне резко становилось нехорошо. Становилось жарко. Кратковременно поднималось АД, в среднем 145/90, (моё рабочее АД 120/75) ЧСС доходила до 160 ударов в минуту. Купировала приступ: 2 таблетки раунатина+ 1 гидазепам. Потом пульс и давление падали ниже нормы (90/55) и наступало состояние разбитости и слабости. Где-то через год эти приступы прошли. Я так понимаю – это были панические атаки. А сейчас приступы происходят по другому: резко становится нехорошо, возникает тошнота (как будто желудок остановился), дыхание становится поверхностным, еле слышным. Наступает состояние оглушённости, чувство нереальности происходящего. Кажется, что я сейчас потеряю сознание. Сознание никогда не теряла, в глазах не темнеет, мушек перед глазами не бывает. Меряю в это время АД и ЧСС, пульс, как правило, замедлен 60 ударов (обычно около 80), давление особо не меняется. Это может длиться до нескольких часов, потом проходит. Это тоже проявление ПА?
Почти постоянно сопровождающее меня чувство шаткости, особенно тяжело в сумерках, в темноте, шаткость усиливается. Иногда шаткость проходит, но потом опять возвращается. После приступов всегда шатает.
Часто возникает ощущение «неясности» в голове. Особенно когда нужно усвоить много новой информации голову как будто раздувает. После сна голова ясная всегда.
Затяжные головные боли при резкой перемене погоды.
Начинаю волноваться помимо своей воли, например перед приходом гостей. Головой понимаю, что нет повода для волнения, но тело меня не слушается: гипервентиляция, ладони потеют, в голове каша. В такой ситуации помогала таблетка гидазепама.
На фоне этого всего появился страх одной выходить из дома, боюсь, что эти симптомы проявят себя на улице, боюсь потерять сознание.
Всё это длится уже два года, уже год не принимаю никаких лекарств, только Имет от головной боли при необходимости.
Всё вместе длится- это уже два года.
Divisenko
27.09.2013, 17:50
Тиреотоксикоз Вы вылечили? Как лечили? Сейчас ТТГ какой?
Отвечая на Ваши вопросы: Если тиреотоксикоз вылечен — то диагноз паническое расстройство или даже агорафобия — правомочен.
Психотерапия Вам нужна. Метод психотерапии не имеет большого значения, лечит не метод, а отношения между психотерапевтом и пациентом. Если отношения не складываются — ищите другого психотерапевта.
Stefaniya11111
27.09.2013, 18:38
Спасибо за ответ. Да, тиреотоксикоз лечила. В октябре 2011 года тиреотоксикоз был обнаружен назначили тирозол, анаприлин, магне-рот, в ноябре 2011 анализ крови на гормоны показал норму. Ещё какое-то время пропила тирозол. Теперь раз в три месяца сдаю кровь на гормоны. Рецидивов не было. Последние результаты ТТГ -2,22, Т4 — 1,12 регулярно посещаю эндокринолога.
Stefaniya11111
27.09.2013, 22:46
Уважаемые доктора, разъясните, пожалуйста, как лечение разговором может избавить от вполне физически ощутимых симптомов, таких как, дискомфортные ощущения в голове, шаткость? Обязательно ли для этого к психотерапии должно быть добавлено медикаментозное лечение? Или бывает достаточно только психотерапии?
Divisenko
02.10.2013, 08:49
Физические симптомы, скорее всего, являются психосоматикой или соматоформным расстройством — то есть физическими проявлениями тревоги и депрессии.
Лекарства (антидепрессанты или другие) устраняют тревожность и депрессию и физические симптомы исчезают.
А психотерапия — лечение разговорами — воздействует на психологические, глубинные причины этой тревоги и депрессии.
Иногда психотерапии достаточно и можно обойтись без таблеток, иногда — нет.
Stefaniya11111
02.10.2013, 13:14
Спасибо за понятный и содержательный ответ. Теперь для меня всё стало ясно. Буду искать психотерапевта, который сумеет помочь мне справиться с той ситуацией, в которой я оказалась. Всего Вам доброго)))
Stefaniya11111
02.03.2015, 21:37
Здравствуйте. Моё имя Анна возраст 30 лет. Физическая активность низкая. Три года назад поставили ВСД. За весь этот период времени я узнала многое про это состояние, но ответа на один вопрос не могу найти до сих пор. Периодически во время обыкновенной физической нагрузки (прогулка, уборка) или при сильном волнении в теле возникает очень неприятное ощущение «невесомости» я как бы перестаю полноценно ощущать своё тело и кажется ещё немного и и потеряю сознание, но сознание я никогда не теряла. С психологом я работаю уже более полугода, с его слов это состояние является следствием перенесенного стресса. Я читала про деперсонализацию и дереализацию, но у меня нет таких ощущений, как там часто описывают, что цвета становятся не такие яркие и т.п. Почему возникает это состояние? Есть ли какая-нибудь физическая причина у этого состояния? Может ли быть причиной низкая физическая активность? Возможно ли от него избавиться? Спасибо.
Divisenko
11.03.2015, 12:33
Да, это похоже на деперсонализацию.
Психотерапией Вы занимаетесь. Это замечательно!
Можно проверить физиологию: ОАК, ферритин. ТТГ, насколько я понимаю — в порядке.
Stefaniya11111
11.03.2015, 13:38
Да, ОАК, ТТГ в норме.
Divisenko
15.03.2015, 21:02
Продолжайте психотерапию.
Источник
Урок, «Вес тела. Невесомость»
Вес тела. Невесомость.
I этап. Подготовительный. За неделю до урока 2 группы готовят выступления. Группы состоят из докладчика, содокладчика, экспериментатора, оформителя.
Вопросы группам.
1 группа.
Что такое вес тела? К каким типам сил относится (по виду взаимодействия)?
Как определить вес тела? Как направлена, куда приложена?
Причины возникновения?
Что такое невесомость? Когда возникает данное состояние? Что для него характерно?
Меняется ли вес тела и если да, то при каких условиях?
Опыты на невесомость «шар падает – лампа загорается» (компьютерная программа Открытая физика).
Вывод: можно, если двигаться с ускорением, сонаправленным и равным по модулю g.
2 группа.
Условия возникновения невесомости?
Движение тел в газах (жидкое трение).
Расчет сопротивления воздуха при падении в воздухе.
Условия, при которых сопротивлением воздуха можно пренебречь.
Опыты на движение тел в воздухе: компьютерная программа «тело, прикрепленное к пружине, при освобождении от крепления падает, пружина выпрямляется».
Вывод: Любые тела, движущиеся вблизи поверхности Земли, испытывают сопротивление, следовательно, ускорение меньше ускорения свободного падения. Невесомость невозможна на Земле.
Ход урока.
II. Организационный момент. Здравствуйте, садитесь!
Открываем тетради, записываем число, классная работа.
Тема сегодняшнего семинара: Может ли человек вблизи поверхности Земли находиться в состоянии невесомости? Записали.
Подготовьте таблицу для работы на семинаре:
Может ли человек вблизи поверхности Земли находиться в состоянии невесомости?
III. Проблемная ситуация. Наш семинар я хочу начать с одной задачи.
Вот тебе и невесомость!
Космонавт вышел из корабля в космос и с помощью индивидуального ракетного двигателя совершает прогулку по окрестностям. Возвращаясь, он несколько передержал двигатель включенным, подошел к кораблю с избытком скорости и стукнулся о него коленом. Будет ли ему больно?
*Возможные ответы учащихся. В невесомости – нет.
Прежде чем определиться с ответом на данный вопрос, нам нужно разобраться с тем, что такое «невесомость»?
IV. Неделю назад, мы с вами ввели понятие веса тела. Две группы к уроку должны были подготовить материалы для аргументации своей позиции при ответе на вопрос семинара.
Задача остальных фиксировать факты, подтверждающие ту и иную точку зрения с помощью заготовленной таблицы.
Сегодня на уроке нашим экспертом будет Худяков Артем. По итогам обсуждения он подведет итог.
Может ли человек вблизи поверхности Земли находиться в состоянии невесомости?
V. Выступления групп.
И так, предоставляю слово первой группе: состояния невесомости можно добиться в пределах Земли.
***
Невесомость – это состояние, когда отсутствует сила – вес тела. Т.е. Р =0. Вес – это сила, с которой тело (вследствие притяжения к Земле) действует на опору или подвес. Следовательно, если данная сила равна нулю, мы можем говорить о том, что тело находится в состоянии невесомости.
Рассмотрим случай, когда тело покоится или движется равномерно прямолинейно по неподвижной опоре, в этом случае вес тела равен силе тяжести: Р=mg. Это следует из третьего закона Ньютона. (P=N)
Если же опора движется, вес тела будет либо больше, либо меньше силы тяжести. Нас интересует второй случай!
Рассмотрим движение тела с ускорением направленным вниз.
0
N По второму закону Ньютона — N + mg = ma,
N = mg – ma,
Y mg Р= N = m(g — a).
Если a=g вес тела становится равным нулю – что соответствует состоянию невесомости.
Опыт. 1,2. Слад –шоу «Движение тела в лифте».
Движение тела на пружине при перерезании нити.
Следовательно, стоит добиться движения тела с ускорением равным g – состояние невесомости будет достигнуто.
Это используется для подготовки космонавтов к невесомости.
Вопросы для обсуждения.
**** А почему к состоянию невесомости необходимо готовиться заранее? Исходя из Вашего выступления, я так поняла, что мы с вами, прыгнув вниз с 1 метра высоты, будем в полете находиться в невесомости. Так ли это? Тогда я хочу спросить: Почему же мы не летаем? Да и ощущения, которые мы испытываем, вряд ли требуют тренировки. Зачем готовить для этого космонавтов?
****
Слово второй группе: состояния невесомости нельзя добиться в пределах Земли.
Мы согласны с первой группой, что состояние невесомости возможно при условии, что a=g. А следовательно, тело должно двигаться только под действием силы тяжести.
Возможно ли это в пределах Земли?
Рассмотрим движение тела обтекаемой формы (в этом случае сопротивление воздуха наименьшее). Можно ли пренебречь этой силой – т.е. считать, что невесомости можно добиться в пределах Земли?
Экспериментально было обнаружено, что при весьма незначительных скоростях, подобных скоростям движения маятника часов, сопротивление воздуха возрастает пропорционально первой степени скорости. При возрастании скорости движения сопротивление воздуха начинает увеличиваться пропорционально более высокой степени скорости и при скорости движения тела, равной 10 м/с (36 км/ч) достигает в точности квадрата этой скорости. Это соотношение сопротивления воздуха и скорости движения с весьма большой точностью остается постоянным вплоть до скорости в 100 м/с. После этого оно начинает расти заметно быстрее квадрата скорости, особенно при приближении к скорости звука, равной 333 м/с.
Суммарная сила сопротивления воздуха движению тела (в Н) выражается формулой
F = kSV2/13, (2)
где k – коэффициент сопротивления среды (безразмерная величина, зависящая от формы тела, движущегося в воздушной среде, от гладкости его поверхности; плотности воздуха); S – площадь проекции тела на плоскость, перпендикулярную направлению его движения (лобовая площадь), в м2; V – скорость движения автомобиля относительно воздушной среды, м/с (при попутном ветре V = Vавт –Vв, при встречном ветре V = Vавт +Vв, где Vв – скорость ветра).
Произведение cρ= kв — коэффициент сопротивления воздуха, определяемым экспериментально.
Значения коэффициентов сопротивления воздуха для различных типов автомобилей
Kв,
Грузовой
0,6–0,7
Автобус с кузовом вагонного типа
0,25–0,50
Легковой
0,15–0,3
Обтекаемый спортивный (гоночный)
0,10–0,15
За счет силы сопротивления, скорость движения тела в воздухе сначала растет, а затем достигая значения установившейся скорости остается практически постоянной.
Рассмотрим условия возможности пренебрежения сопротивлением воздуха. При квадратичной зависимости силы сопротивления от скорости зависит от средней скорости движения тела и скорости установившегося движения в поле тяжести. Так, например, скорость установившегося движения при падении человека в воздухе . Если допустимая погрешность расчета времени падения 1%, то при оценке высоты, при которой можно использовать рассматриваемую модель, получим , при больших высотах учет сопротивления воздуха необходим.
Таким образом, уравнение движения будет иметь вид: — N — Fc + mg = ma,
P=N= m(g-a) – Fc.
Проведем эксперимент. На динамометр подвесим тела, если при падении тело движется с ускорением g – динамометр покажет ноль. Показания близкие к нулю, но не равны ему.
А, следовательно, в пределах Земли не достаточно условия a=g для нахождения тела в состоянии невесомости!
**** Есть ли вопросы к группам?
Вопросы для обсуждения.
В самолете, если попадаешь в воздушную яму, человек будет находиться в состоянии невесомости? Тогда почему не летаем как в космическом корабле?
Многие люди хотят похудеть. Можно ли считать, что масса тела (человека) тоже меняется при уменьшении веса? Как вы думаете, решился бы вопрос с лишним весом при помещении человека в состояние невесомости? (Весы показывают ноль!!!)
***
VI. Обсуждение и решение проблемы. Какие факты Вы отметили в таблице?
Слово эксперту. Невесомость, как указала первая группа, – это не полет тел, а состояние, при котором отсутствует вес тела, а не его масса. Действительно, при расчете ускорения движения тела следует учитывать силу сопротивления воздуха. А поэтому состояние невесомости может быть достигнуто только на очень короткий срок (доли секунд) в пределах Земли. Можно добиться лишь состояния близкого к невесомости, что используют при подготовке космонавтов к полётам.
*** Ну а теперь вернемся к задаче, предложенной вам в начале урока.
Ответ к задаче.
Невесомость и весомость не имеют отношения к удару. Здесь важны «масса» и «скорость», а не «вес».
Будем считать удар о землю неупругим (при упругом ударе тело отскакивает, как мячик). При неупругом ударе вся ваша кинетическая энергия относительного движения обращается в нуль. Она расходуется частично на нагрев ударившихся тел, частично на их деформацию – на перелом ноги, например. Но в формулу кинетической энергии входят только масса и относительная скорость и совсем не входит сила тяжести. Правда, при падении с забора причиной вашей скорости было ускорение свободного падения. Но скорость есть скорость, независимо от причины, ее породившей. Поэтому не имеет значения, что при падении на корабль скорость определялась не ускорением свободного падения, а ускорением тяги ракетного двигателя. Ведь и на Земле вы могли удариться и при падении с высоты, и при быстром беге, – с одинаковыми последствиями.
VII. Рефлексия. Подведение итогов.
*** Рефлексия
Что нового для себя Вы узнали на уроке?
Что больше всего удивило?
Насколько для Вас был полезным данный урок (получили ли какой-либо опыт работы)?
***Давайте подведем итог.
Скалярная или векторная величина
Если векторная: рисунок (точка приложения, направление)
векторная
скалярная
векторная
а)
б)
а)
б)
Единица измерения
Н
кг
Н
Способ измерения
Динамометром, через равенство сил по третьему закону Ньютона
Взвешивание, т.е. при сравнении веса тел
При взаимодействии
Динамометром, через равенство результирующей силы нулю по условию равновесия.
VIII. Проверка знаний
Тест в программе Excel.
IX. Домашнее задание. П. 3.10, 3.11 (М.), повт. П. 3.6, 3.8, 3.9, 3.13; § 27(К) разобрать примеры задач и алгоритм решения.
Источник