Что такое невесомость
- Невесомость: явление и его проявления
- Физическое определение веса
- Невесомость в космосе
- Компенсация силы тяжести
- Невесомость на Земле и ее использование
- Физическая формула веса при ускоренном движении
Невесомость: явление и его проявления
Вес тела, в отличие от массы, может изменяться под воздействием ускорения. Небольшие изменения веса можно почувствовать, например, при начале движения или остановке лифта. Состояние полного отсутствия веса называется невесомостью.
Физическое определение веса
Физика дает определение весу как силе, с которой любое тело действует на поверхность, опору либо подвес. Возникает вес вследствие гравитационного притяжения Земли. Численно вес равен силе тяжести, но последняя приложена к центру масс тела, вес же приложен к опоре.
Невесомость в космосе
Невесомость — нулевой вес, может возникать, если отсутствует сила тяготения, то есть тело достаточно удалено от массивных объектов, которые могут притягивать его. Международная Космическая Станция находится на расстоянии 350 км от Земли. На таком удалении ускорение свободного падения (g) составляет 8,8 м/с2, что всего на 10% меньше, чем на поверхности планеты. На практике такое редко встретишь — гравитационное воздействие существует всегда. На космонавтов, находящихся на МКС, по-прежнему действует Земля, однако невесомость там присутствует.
Компенсация силы тяжести
Другой случай невесомости возникает, если сила тяжести компенсирована другими силами. Например, МКС подвержена силе тяжести, незначительно уменьшенной за счет расстояния, но также станция движется по круговой орбите с первой космической скоростью и центробежная сила компенсирует тяготение.
Невесомость на Земле и ее использование
Явление невесомости возможно и на Земле. Под воздействием ускорения вес тела может уменьшаться, и даже становиться отрицательным. Классический пример, который приводят физики — падающий лифт. Если лифт движется вниз с ускорением, то давление на пол лифта, а, следовательно, и вес, будет уменьшаться. Причем если ускорение равно ускорению свободного падения, то есть лифт падает, вес тел станет нулевым. Отрицательный вес наблюдается, если ускорение движения лифта превысит ускорение свободного падения — тела, находящиеся внутри, "прилипнут" к потолку кабины.
Этот эффект широко применяется для симуляции невесомости при подготовке космонавтов. Самолеты, оборудованные камерами для тренировок, поднимаются на значительную высоту, после чего пикируют вниз по баллистической траектории, свободно падая. При пикировании с 11 тысяч метров можно получить 40 секунд невесомости, которыми и пользуются для тренировок. Существует заблуждение, что подобные самолеты выполняют сложные фигуры, наподобие "петли Нестерова", для получения невесомости. На самом деле для тренировок используются доработанные серийные пассажирские самолеты, которые неспособны на сложные маневры.
Физическая формула веса при ускоренном движении
Физическая формула веса (P) при ускоренном движении опоры, будь то падающий лифт или пикирующий самолет, имеет следующий вид: P = m(g - a), где m – масса тела, g – ускорение свободного падения, a – ускорение опоры. При равенстве g и a, P = 0, то есть достигается невесомость.
