Что это - невесомость? Детям о невесомости: простыми словами о сложном.

14.08.2023 -

Люди

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №4

имени

ПО ФИЗИКЕ НА ТЕМУ:

НЕВЕСОМОСТЬ

Работу выполнила:

10 «Б» класса Хлусова Анастасия

Руководитель:

учитель физики

Введение

Явление невесомости всегда вызывало у меня интерес. Еще бы, каждому человеку хочется летать, а невесомость – это что–то близкое к состоянию полета. До начала исследования мне было известно лишь то, что невесомость – состояние, которое наблюдается в космосе, на космическом корабле, при котором все предметы летают, а космонавты не могут стоять на ногах, как на Земле.

Невесомость является скорее проблемой для космонавтики, чем необычным явлением. Во время полета в космическом корабле могут возникнуть проблемы со здоровьем, а после приземления космонавтов необходимо заново учить ходить, стоять. Таким образом, очень важно знать, что такое невесомость и как она влияет на самочувствие людей, путешествующих в космическом пространстве. Как следствие, необходимо решить эту проблему, создавая программы по уменьшению риска неблагоприятного влияния невесомости на организм.

Цель моей работы – дать понятие невесомости в комплексном виде (т. е. рассмотреть его с разных сторон), отметить актуальность данного понятия не только в рамках изучения космического пространства, отрицательного воздействия на человека, но и в рамках возможности использования на Земле технологии, изобретенных для уменьшения этого воздействия; проведения некоторых технологических процессов, которые трудно или невозможно реализовать в земных условиях.

Задачи этого реферата:

1) Разобраться в механизме возникновения этого явления;

2) Описать этот механизм математически и физически;

3) Рассказать интересные факты про невесомость;

4) Понять, как состояние невесомости влияет на здоровье людей, находящихся в космическом корабле, на станции и т. д., то есть посмотреть на невесомость с биологической и медицинской точек зрения;

5) Обработать материал, оформить его согласно общепринятым правилам;

6) Создать презентацию на основе обработанного материала.

Источники, которыми я пользовалась в процессе написания реферата – это учебные пособия , энциклопедии, интернет.

Глава 1. Вес тела и невесомость

1.1. Вес тела

В технике и быту широко используется понятие веса тела.

Весом тела называют суммарную силу упругости, действующую при наличии силы тяжести на все опоры, подвесы.

Вес тела P, то есть сила, с которой тело действует на опору, и сила упругости FУ, с которой опора действует на тело (рис.1), в соответствии с третьим законом Ньютона равны по модулю и противоположны по направлению: P = - Fу

Если тело находится в покое на горизонтальной поверхности или равномерно движется и на него действуют только сила тяжести FТ и сила упругости FУ со стороны опоры, то из равенства нулю векторной суммы этих сил следует равенство: FТ=- FУ.

https://pandia.ru/text/78/040/images/image005_5.png" width="22" height="12">.png" width="22" height="12">При ускоренном движении тела и опоры вес P будет отличаться от силы тяжести FТ.

По второму закону Ньютона при движении тела массой m под действием силы тяжести FТ и силы упругости Fу с ускорением a выполняется равенство FТ + FУ = ma.

https://pandia.ru/text/78/040/images/image016_2.png" width="22" height="12">.png" width="22" height="12">.png" width="22" height="12">.png" width="22" height="12">.png" width="22" height="12">Из уравнений P = - Fу и FТ + FУ = ma получаем: P = FТ – ma = mg – ma, или P = m(g – a).

https://pandia.ru/text/78/040/images/image026_1.png" width="21" height="12">Рассмотрим случай движения лифта, когда ускорение a направлено вертикально вниз. Если координатную ось OY(рис.2) направить вертикально вниз, то векторы P, g и a оказываются параллельными оси OY, а их проекции положительными; тогда уравнение P = m(g – a) примет вид: Py = m(gУ – aУ).

Так как проекции положительны и параллельны координатной оси, их можно заменить модулями векторов: P = m(g – a).

Вес тела, у которого направление ускорения свободного и падения и ускорения совпадают, меньше веса покоящегося тела.

1.2. Вес тела, движущегося с ускорением

Говоря о весе тела в ускоренно движущемся лифте, рассматривается три случая (кроме случая покоя или равномерного движения):

1) https://pandia.ru/text/78/040/images/image029_1.png" width="21" height="12">Лифт движется с ускорением, направленным вверх (перегрузки, вес тела больше силы тяжести, P=mg+ma);

2) https://pandia.ru/text/78/040/images/image029_1.png" width="21" height="12">Лифт движется с ускорением, направленным вниз (вес уменьшается, вес тела меньше силы тяжести, P=mg-ma);

3) Лифт падает (невесомость, вес тела равен нулю, P=0).

Эти три случая не исчерпывают качественно всех ситуаций. Имеет смысл рассмотреть и 4-ый случай, чтобы анализ был завершённым. (Действительно, во втором случае подразумевается, что a < g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a > g остался нерассмотренным.) Для этого можно задать ученикам вопрос, который сначала вызывает у них удивление: “Как должен двигаться лифт, чтобы человек мог ходить по потолку?” Ученики быстро “догадываются”, что лифт должен двигаться вниз с ускорением большим g . Действительно: при увеличении ускорения движения лифта вниз, в соответствие с формулой P=mg-ma, вес тела будет уменьшаться. Когда ускорение a станет равным g, вес станет равным нулю. Если и дальше увеличивать ускорение, то можно предположить, что вес тела изменит направление.

После этого можно изобразить на рисунке вектор веса тела:

Можно решить эту задачу и в обратной формулировке: “Каков будет вес тела в лифте, движущемся вниз с ускорением a > g?” Эта задача немного труднее, т. к. ученикам нужно преодолеть инерцию мышления и поменять местами “верх” и “низ”.

Может существовать возражение, что 4-ый случай не рассматривается в учебниках потому, что он не встречается на практике. Но и падение лифта встречается тоже только в задачах, но, тем не менее, его рассматривают, т. к. это удобно и полезно.

Движение с ускорением, направленным вниз или вверх, наблюдается не только в лифте или ракете, но и при движении самолёта, совершающего фигуры высшего пилотажа, а также при движении тела по выпуклому или вогнутому мосту. Рассмотренному 4-му случаю соответствует движение по “мёртвой петле”. В верхней её точке ускорение (центростремительное) направлено вниз, сила реакции опоры - вниз, вес тела – вверх.

Представим ситуацию: 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?

– Не будет: ведь в невесомости космонавт легче перышка, – такой можно услышать ответ.

Ответ неправилен. Когда вы на Земле падали с забора, вы тоже были в состоянии невесомости. Ибо при ударе о земную поверхность вы ощутили заметную перегрузку, тем бóльшую, чем тверже то место, на которое вы упали, и чем больше была ваша скорость в момент контакта с землей.

Невесомость и весомость не имеют отношения к удару. Здесь важны масса и скорость, а не вес.

И все-таки космонавту при ударе о корабль будет не так больно, как вам при ударе о землю (при прочих равных условиях: одинаковых массах, относительных скоростях и одинаковой твердости препятствий). Масса корабля намного меньше массы Земли. Поэтому при ударе о корабль заметная часть кинетической энергий космонавта будет превращена в кинетическую энергию корабля, а на долю деформаций останется меньше. Корабль приобретет дополнительную скорость, а болевое ощущение космонавта будет не таким сильным большим.

1.3. Невесомость

Если тело вместе с опорой свободно падает, то a = g, то из формулы

P = m(g – a) следует, что P = 0.

Исчезновение веса при движении опоры с ускорением свободного падения только под действием силы тяжести называется невесомостью .

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 полёта по орбите, – динамической невесомостью.

Проявляются они совершенно одинаково. Ощущения человека одни и те же. Но причины разные.

Космонавты в полётах имеют дело только с динамической невесомостью.

Выражение «динамическая невесомость» означает: «невесомость, возникающая при движении».

Мы чувствуем притяжение Земли только тогда, когда сопротивляемся ему. Только когда «отказываемся» падать. А как только мы «согласились» падать, ощущение тяжести мгновенно пропадает.

Представьте себе - вы гуляете с собакой, держа её на ремешке. Собака куда-то устремилась, натянула ремешок. Вы чувствуете натяжение ремешка – «притяжение» собаки, – только пока сопротивляетесь. А если вы побежите за собакой, ремешок провиснет и ощущение притяжения исчезнет.

Также получается и с притяжением Земли.

Летит самолёт. В кабине приготовились к прыжку два парашютиста. Земля тянет их вниз. А они пока сопротивляются. Упёрлись ногами в пол самолёта. Чувствуют притяжение Земли – подошвы их ног с силой прижаты к полу. Они ощущают свой вес. «Ремешок натянут».

Но вот они согласились следовать туда, куда тянет их Земля. Стали на край люка и прыгнули вниз. «Ремешок провис». Ощущение притяжения Земли сразу же пропало. Они стали невесомы.

Можно представить продолжение этой истории.

Одновременно с парашютистами с самолёта сбросили большой пустой ящик. И вот летят рядом, с одной скоростью, кувыркаясь в воздухе, два человека, не раскрывшие парашютов, и пустой ящик.

Один человек протянул руку, схватился за летящий рядом ящик, открыл в нём дверцу и втянулся внутрь.

Теперь из двух человек один летит снаружи ящика, а другой летит внутри ящика.

У них будут абсолютно разные ощущения.

Тот, который летит снаружи, видит и чувствует, что он стремительно летит вниз. В ушах у него свистит ветер. Вдали видна приближающаяся Земля.

А тот, который летит внутри ящика, закрыл дверцу и начал, отталкиваясь от стенок, «плавать» по ящику. Ему кажется, что ящик спокойно стоит на Земле, а он, потеряв вес, плавает по воздуху, как рыба в аквариуме.

Строго говоря, разницы между обоими парашютистами нет никакой. Оба с одной и той же скоростью камнем летят к Земле. Но один сказал бы: «Я лечу», а другой: «Я плаваю на месте». Всё дело в том, что один ориентируется по Земле, а другой – по ящику, в котором летит.

Вот именно так и возникает состояние динамической невесомости в кабине космического корабля.

В первый момент может показаться непонятным вот что. Казалось бы, космический корабль летит параллельно Земле, как самолёт. А в горизонтально летящем самолёте никакой невесомости не бывает. Но мы знаем, что космический корабль-спутник непрерывно падает. Он гораздо больше похож на сброшенный с самолёта ящик, чем на самолёт.

Динамическая невесомость возникает иногда и на Земле. Невесомы, например, пловцы-ныряльщики, летящие в воду с вышки. Невесомы в течение нескольких секунд лыжники во время прыжка с трамплина. Невесомы падающие камнем вниз парашютисты, пока они не раскрыли парашюты. Для тренировок космонавтов секунд на тридцать – сорок создают невесомость в самолёте. Для этого лётчик делает «горку». Он разгоняет самолёт, круто взмывает наклонно вверх и выключает мотор. Самолёт начинает полёт по инерции, как брошенный рукой камень. Сперва немного поднимается, потом описывает дугу, заворачивая вниз. Пикирует к Земле. Всё это время самолёт находится в состоянии свободного падения. И всё это время в его кабине царит настоящая невесомость. Затем лётчик снова включает мотор и осторожно выводит самолёт из пикирования на нормальный горизонтальный полёт. При включении мотора невесомость сразу исчезает.

В состоянии невесомости на все частицы тела, находящегося в состоянии невесомости, силы тяжести действуют, но нет внешних сил, приложенных к поверхности тела (например, реакций опоры), которые могли бы вызвать взаимные давления частиц друг на друга. Подобное же явление наблюдается для тел, находящихся в искусственном спутнике Земли (или в космическом корабле); эти тела и все их частицы, получив вместе со спутником соответствующую начальную скорость, движутся под действием сил тяготения вдоль своих орбит с равными ускорениями, как свободные, не оказывая взаимных давлений друг на друга, то есть находятся в состоянии невесомости. Как и на тело в лифте, на них действует сила тяготения, но нет внешних сил, приложенных к поверхностям тел, которые могли бы вызвать взаимные давления тел или их частиц друг на друга.

Вообще тело под действием внешних сил будет в состоянии невесомости, если: а) действующие внешние силы являются только массовыми (силы тяготения); б) поле этих массовых сил локально однородно, то есть силы поля сообщают всем частицам тела в каждом его положении одинаковые по модулю и направлению ускорения; в) начальные скорости всех частиц тела по модулю и направлению одинаковы (тело движется поступательно). Таким образом, любое тело, размеры которого малы по сравнению с земным радиусом, совершающее свободное поступательное движение в поле тяготения Земли, будет, при отсутствии других внешних сил, находиться в состоянии невесомости. Аналогичным будет результат для движения в поле тяготения любых других небесных тел.

Вследствие значительного отличия условий невесомости от земных условий, в которых создаются и отлаживаются приборы и агрегаты искусственных спутников Земли, космических кораблей и их ракет – носителей, проблема невесомости занимает важное место среди других проблем космонавтики. Это наиболее существенно для систем, имеющих емкости, частично заполненные жидкостью. К ним относятся двигательные установки с ЖРД (жидкостно – реактивными двигателями), рассчитанные на многократное включение в условиях космического полета. В условиях невесомости жидкость может занимать произвольное положение в емкости, нарушая тем самым нормальное функционирование системы (например, подачу компонентов из топливных баков). Поэтому для обеспечения запуска жидкостных двигательных установок в условиях невесомости применяются: разделение жидкой и газообразной фаз в топливных баках с помощью эластичных разделителей; фиксация части жидкости у заборного устройства систем сеток (ракетная ступень «Аджена»); создание кратковременных перегрузок (искусственной «тяжести») перед включением основной двигательной установки с помощью вспомогательных ракетных двигателей и др. Использование специальных приемов необходимо и для разделения жидкой и газообразной фаз в условиях невесомости в ряде агрегатов системы жизнеобеспечения, в топливных элементах системы энергопитания (например, сбор конденсата системой пористых фитилей, отделение жидкой фазы с помощью центрифуги). Механизмы космических аппаратов (для открытия солнечных батарей, антенн, для стыковки и т. п.) рассчитываются на работу в условиях невесомости.

Невесомость может быть использована для осуществления некоторых технологических процессов, которые трудно или невозможно реализовать в земных условиях (например, получение композиционных материалов с однородной структурой во всем объеме, получение тел точной сферической формы из расплавленного материала за счет сил поверхностного натяжения и др.). Впервые эксперимент по сварке различных материалов в условиях невесомости вакуума был осуществлен при полете советского космического корабля «Союз – 6» (1969). Ряд технологических экспериментов (по сварке, исследованию течения и кристаллизации расплавленных материалов и т. п.) был проведен на американской орбитальной станции «Скайлэб» (1973).

Ученые проводят в космосе различные эксперименты, ставят опыты, но они слабо представляют себе конечный результат этих действий. Но если какой - либо эксперимент дал определенный результат, то еще долгое время приходится его проверять, чтобы в конечном итоге объяснить и применить полученные знания на практике.

Ниже приведены описания некоторых экспериментов и интересных новостей про невесомость, над которыми еще предстоит работа.

1.4. Это интересно

1.4.1. Пламя в невесомости

На Земле благодаря гравитации возникают конвекционные потоки, которые и определяют форму пламени. Они поднимают раскалённые частички сажи, которые излучают видимый свет. Благодаря этому мы видим пламя. В невесомости конвекционные потоки отсутствуют, частички сажи не поднимаются, а пламя свечи принимает сферическую форму. Так как материал свечи представляет собой смесь предельных углеводородов, они при сгорании выделяют водород , который горит голубым пламенем. Учёные стараются понять, как и почему огонь распространяется в невесомости. Изучение пламени в условиях невесомости необходимо для оценки пожароустойчивости космического корабля и при разработке специальных средств пожаротушения. Так можно обеспечить безопасность космонавтов и транспортных средств.

1.4.2. Вибрация жидкости ускоряет ее кипение в невесомости

В невесомости кипение становится гораздо более медленным процессом. Однако, как обнаружили французские физики, вибрация жидкости может привести к резкому ее вскипанию. Этот результат имеет значение для космической индустрии.

Каждый из нас не раз наблюдал фазовый переход жидкости в газ под действием высокой температуры, т. е., проще говоря, процесс кипения. Пузырьки пара, отрываясь от источника тепла, устремляются вверх, а на их место поступает новая порция жидкости. В результате кипение сопровождается активным перемешиванием жидкости, что многократно увеличивает скорость ее превращения в пар.

Ключевую роль в этом бурном процессе играет сила Архимеда, действующая на пузырек, которая, в свою очередь, существует благодаря силе тяжести. В условиях же невесомости нет веса, нет понятия «тяжелее» и «легче», и потому пузырьки нагретого пара не будут никуда всплывать. Вокруг нагревательного элемента образуется прослойка пара, которая препятствует передаче тепла всему объему жидкости. По этой причине кипение жидкостей в невесомости (но при том же давлении, а вовсе не в вакууме!) будет протекать совершенно иначе, чем на Земле. Детальное понимание этого процесса крайне важно для успешного функционирования космических аппаратов, несущих на борту тонны жидкого топлива.

Чтобы разобраться в этом процессе, очень важно понять, какие физические явления могут ускорять кипение в невесомости. В недавней статье французских физиков описываются результаты экспериментального исследования того, как высокочастотные вибрации влияют на скорость кипения.

В качестве рабочего вещества исследователи выбрали жидкий водород - самое легкое ракетное топливо. Состояние невесомости создавалось искусственно, с помощью сильного неоднородного магнитного поля, которое как раз компенсировало силу тяжести (про магнитную левитацию читайте в нашей заметке Магнитная сверхпроводимость: левитация в жидком кислороде). Температура и давление образца были подобраны так, чтобы фазовый переход происходил как можно медленнее и можно было бы заметить все его особенности.

Основной результат экспериментов французских физиков состоит в том, что в условиях невесомости вибрация ускоряет превращение жидкости в пар. Под действием вибрации внутри слегка перегретой жидкости появляется «объемная рябь»: сеть мелких, размером доли миллиметра, пузырьков пара в жидкости. Вначале эти пузырьки растут медленно, но спустя 1-2 секунды от начала воздействия весь процесс резко убыстряется: жидкость в буквальном смысле слова вскипает.

Как утверждают авторы, есть две причины такого поведения. Во-первых, пока пузырьки пара мелкие, вязкость жидкости как бы «держит» их на месте, не дает им быстро сближаться. Для крупных же пузырьков вязкость отходит на второй план, и их слияние и дальнейший рост становится интенсивнее. Вторая причина кроется в самой сути математических законов, управляющих движением жидкостей. Эти законы нелинейны, а значит, внешние вибрации не только заставляют жидкость «мелко трястись», но и порождают в ней крупномасштабные течения. Именно эти течения, разогнавшись, эффективно перемешивают рабочий объем и приводят к убыстрению процесса.

Авторы работы подчеркивают, что обнаруженное ими явление имеет не только прикладной, но и чисто научный интерес. В их экспериментах сложные гидродинамические течения, сопровождающие эволюцию сети пузырьков, идут параллельно с самим фазовым переходом. Оба этих явления поддерживают и усиливают друг друга, приводя к крайней нестабильности жидкости даже в невесомости.

Кипение воды на Земле и в условиях невесомости (изображение с сайта nasa. gov)

Итак, разобравшись в причинах возникновения невесомости и в особенностях этого явления можно переходить к вопросу о влиянии ее на организм человека.

Глава 2. Человек и невесомость

Мы привыкли к собственной тяжести. Привыкли к тому, что все окружающие нас предметы имеют вес. Иного мы и не представляем. Не только наша жизнь прошла в условиях весомости. Вся история жизни на Земле протекала в этих же условиях. Земное притяжение за миллионы лет ни разу не исчезало. Поэтому все организмы, живущие на нашей планете, уже давно приспособились к тому, чтобы выдерживать свой собственный вес.

Уже в самые давние времена в организме животных образовались кости, ставшие подпорками для их тела. Без костей животные под действием земного притяжения «расползлись» бы по земле, как мягкая медуза, вынутая из воды на берег.

Все наши мышцы приспособились за миллионы лет к тому, чтобы двигать наше тело, преодолевая притяжение Земли.

И внутри нашего тела всё приспособлено к условиям весомости. У сердца мощная мускулатура, рассчитанная на то, чтобы непрерывно перекачивать несколько килограммов крови. И если вниз, в ноги, она ещё течёт легко, то наверх, в голову, её надо подавать с силой. Все наши внутренние органы подвешены на прочных связках. Если бы их не было, внутренности «скатились» бы вниз, сбились там в кучу.

Из-за постоянной весомости у нас выработался специальный орган, вестибулярный аппарат, расположенный в глубине головы, за ухом. Он позволяет нам чувствовать, в какой стороне от нас Земля, где находится «верх» и где «низ».

Вестибулярный аппарат – это небольшие полости, заполненные жидкостью. В них лежат крохотные камушки. Когда человек стоит прямо на ногах, камушки лежат на дне полости. Если человек ляжет, камушки перекатятся и лягут на боковую стенку. Мозг человека это почувствует. И человек, даже с закрытыми глазами, сразу скажет, где низ.

Итак, в человеке всё приспособлено к условиям, в которых он живёт на поверхности планеты Земля.

А каковы же условия жизни человека в таком своеобразном состоянии, как невесомость?

Своеобразие невесомости особенно существенно учитывать при полете обитаемых космических кораблей: условия жизни человека в состоянии невесомости резко отличаются от привычных земных, что вызывает изменение ряда его жизненных функций. Так, невесомость ставит центральную нервную систему и рецепторы многих анализаторных систем (вестибулярного аппарата, мышечно – суставного аппарата, кровеносных сосудов) в необычные условия функционирования. Поэтому невесомость рассматривают как специфический интегральный раздражитель, действующий на организм человека и животного в течение всего орбитального полета. Ответом на этот раздражитель являются приспособительные процессы в физиологических системах; степень их проявления зависит от продолжительности невесомости и в значительно меньшей степени от индивидуальных особенностей организма.

Неблагоприятное влияние невесомости на организм человека в полете можно предупредить или ограничить с помощью различных средств и методов (мышечная тренировка, электростимуляция мышц, отрицательное давление, приложенное к нижней половине тела, фармакологические и др. средства). В полете продолжительностью около 2 месяцев (второй экипаж на американской станции «Скайлэб», 1973) высокий профилактический эффект был достигнут главным образом благодаря физической тренировке космонавтов. Работа высокой интенсивности, вызывавшая учащение пульса до 150 – 170 ударов в минуту, выполнялась на велоэргометре в течение 1 часа в сутки. Восстановление функции кровообращения и дыхания наступало через 5 суток после приземления. Изменение обмена веществ, стато – кинетические и вестибулярные расстройства были выражены слабо.

Эффективным средством, вероятно, явится создание на борту космического аппарата искусственной «тяжести», которую можно получить, например, выполняя станцию в виде большого вращающегося (то есть движущегося не поступательно) колеса и располагая рабочие помещения на его «ободе». Вследствие вращения «обода» тела в нем будут прижиматься к его поверхности, которая будет играть роль «пола», а реакция «пола», приложенная к поверхностям тел, и будет создавать искусственную «тяжесть». Создание на космических кораблях искусственной «тяжести» может обеспечить предупреждение неблагоприятного влияния невесомости на организм животных и человека.

Для решения ряда теоретических и практических задач космической медицины широко применяются лабораторные методы моделирования невесомости, в том числе ограничение мышечной активности, лишение человека привычной опоры по вертикальной оси тела, снижение гидростатического давления крови, что достигается пребыванием человека в горизонтальном положении или под углом (голова ниже ног), длительным непрерывным постельным режимом или погружением человека на несколько часов или суток в жидкую (так называемую иммерсионную) среду.

Условия невесомости нарушают способность правильно оценивать размеры объектов и расстояния до них, что мешает космонавтам ориентироваться в окружающем пространстве и может приводить к авариям во время космических полетов, говорится в статье французских ученых, опубликованной в журнале Acta Astronautica. К настоящему времени накоплено множество свидетельств того, что ошибки космонавтов при определении расстояний происходят не случайно. Часто далекие объекты кажутся им расположенными ближе, чем они есть на самом деле. Ученые из французского Национального центра научных исследований провели экспериментальную проверку способности оценивать расстояния в условиях искусственно созданной невесомости при полете самолета по параболе. В этом случае невесомость длится очень короткий период - около 20 секунд. Добровольцам с помощью специальных очков показывали незавершенное изображение куба и просили дорисовать правильную геометрическую фигуру. В условиях обычной гравитации испытуемые рисовали все стороны равными, но во время невесомости им не удавалось правильно выполнить тест. По словам ученых, этот эксперимент показывает, что именно невесомость, а не длительную адаптацию к ней, следует рассматривать в качестве важного фактора, искажающего восприятие.

2.1. Исследование проблем жизнедеятельности в космосе

В книге «Орбитальная станция «Скайлэб», написанной еще в 1977 году американскими ведущими специалистами США по космонавтике профессором Э. Стулингером и доктором Л. Бэлью - научными руководителями осуществленной НАСА программы «Скайлэб» рассказывается об исследованиях проводившихся на орбитальной станции

влияния, оказываемого окружающим космическим пространством, на возможности членов экипажа. Программа медико-биологических исследований охватывала следующие четыре области: медицинские эксперименты предусматривали проведение глубоких исследований тех физиологических эффектов и периода их действия, которые наблюдались во время предшествующих полетов.

Биологические эксперименты предусматривали изучение фундаментальных биологических процессов, на которые могут влиять условия невесомости.

Биотехнические эксперименты были направлены на развитие эффективности систем человек-машина при работе в космосе и на улучшение техники использования биоаппаратуры. Вот некоторые темы исследования:

· исследование солевого баланса;

· биологические исследования жидкостей тела;

· исследование изменений костной ткани;

· создание отрицательного давления на нижнюю часть тела в полете;

· получение векторных кардиограмм;

· цитогенетические исследования крови;

· исследования иммунитета;

· исследования изменений объема крови и продолжительности жизни красных кровяных телец;

· исследования метаболизма красных кровяных телец;

· изучение специальных гематологических эффектов;

· изучение цикла сна и бодрствования в условиях космического полета;

· киносъемка космонавтов во время выполнения некоторых рабочих операций;

· измерения скорости обмена веществ;

· измерение массы тела космонавта в условиях космического полета;

· исследования влияния невесомости на живые клетки и ткани человека. (Приложение 1)

Большой научно-практический материал накоплен и российскими учеными и космонавтами.

А возможно ли оперировать людей в условиях невесомости? На первый взгляд этот вопрос кажется невероятным, но, на самом деле, в нашем мире возможно многое!

Это показало, что ученые смогли перейти от экспериментов, которые часто имели какие – либо недостатки и требовали доработки, к настоящим открытиям и смогли на практике доказать, что в невесомости возможно оперировать человека!

2.2. Операция в космосе

Французские медики во главе с профессором Домиником Мартеном из Бордо провели первую в мире хирургическую операцию в условиях невесомости. Эксперимент проводился на борту авиалайнера А-300 в специально оборудованном модуле. В его проведении участвовало трое хирургов и двое анестезиологов , которым предстояло в условиях удалить жировую опухоль на руке у пациента - добровольца – 46 - летнего Филиппа Саншо.

Как сказал профессор Мартен, задача медиков заключалась не в том, чтобы продемонстрировать технические достижения, а в том, чтобы проверить осуществимость операции в условиях невесомости. "Мы смоделировали ситуацию, соответствующую условиям космоса, и теперь знаем, что человек может быть без серьезных осложнений прооперирован в космическом пространстве", - добавил хирург. По его словам, операция по удалению опухоли заняла в общей сложности менее 10 минут. Режим трехчасового полета на борту А-300 был составлен таким образом, что за это время 32 раза создавалось состояние невесомости, при этом каждая ее фаза длилась около 20 секунд. "Если бы мы непрерывно находились в состоянии невесомости на протяжении двух часов, то смогли бы прооперировать аппендицит ", - сказал профессор Мартен.

Следующим этапом эксперимента, который планируется осуществить примерно через год, станет хирургическая операция, которую должен будет провести медицинский робот, управляемый по командам с наземной базы.

2.3. Применение космических разработок на Земле

Мы все меньше двигаемся и все больше походим на космонавтов, плавающих в невесомости. Во всяком случае, все минусы снижения двигательной активности, от которых страдают космонавты, мы испытываем на себе по полной программе. Для тех, кто работает на орбите, ученые придумали массу способов им противостоять. Как недавно выяснилось, на Земле некоторые из этих изобретений ставят на ноги даже тех, кто вообще никогда не ходил. «В космосе и на Земле факторы воздействия похожи, поэтому методы противодействия эффектам, развивающимся в невесомости, оказались применимы в обычной жизни, - рассказывает заведующая отделом сенсомоторной физиологии и профилактики Института медико-биологических проблем Инесса Бенедиктовна КОЗЛОВСКАЯ. - Снижение двигательной активности (гипокинезия) становится ведущим фактором жизни нашего общества: мы перестаем двигаться. Один американский исследователь провел мониторинг суточной мышечной активности у людей разных профессий и у животных. Оказалось, что наша активность по сравнению с активностью любого живого существа (крыс, кошек, собак, обезьян) меньше на два порядка.

Мы стоим на пороге гипокинетической болезни, болезни глубокой детренированности, самое яркое выражение которой мы увидели у космонавтов в 1970 году. Вернувшись из 17-суточного полета, они реально не могли ни встать, ни двигаться, им было трудно даже дышать, потому что дыхательные мышцы детренировались тоже.

«Мы смоделировали эффект невесомости на Земле с помощью сухой иммерсии, - рассказывает старший научный сотрудник, заведующая отделением «Клиническая физиология» ГНЦ РФ ИМБП РАН Ирина Валерьевна САЕНКО. - Для этого в бассейн с водой кладут тонкую водонепроницаемую пленку размером, существенно большим поверхности воды, и человек погружается в воду, будучи от нее отделен. При этом он лишается опоры, и мы видим, как безотлагательно начинают развиваться двигательные нарушения: страдает поза, координация моторных актов. Он неустойчиво стоит, плохо и неловко ходит, с трудом выполняет точные операции. Для предупреждения этих нарушений было предложено стимулировать опорные зоны стоп, подавая нагрузку, примерно равную той, что на Земле возникает при стоянии и ходьбе.

Кроме этого используются и другие эффективные способы лечения людей в земных условиях, например, в земную медицину костюм «Пингвин» начали внедрять в 1992 году (в космосе он используется уже больше 20 лет), высокочастотную и высокоинтенсивную электростимуляцию для лечения детей, больных ДЦП и людей, которые из-за болезни долго лежат.

Итак, подошла к концу вторая и последняя глава реферата. После изложения всего материала хотелось бы перейти к заключению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, в заключение моей работы хотелось еще раз напомнить основные положения реферата, которые раскрывают суть темы:

1) Невесомость возникает тогда, когда тело свободно падает вместе с опорой, т. е. ускорение тела и опоры равно ускорению свободного падения;

2) Невесомость бывает двух видов: статическая и динамическая;

3) Невесомость может быть использована для осуществления некоторых технологических процессов, которые трудно или невозможно реализовать в земных условиях;

4) Изучение пламени в условиях невесомости необходимо для оценки пожароустойчивости космического корабля и при разработке специальных средств пожаротушения;

5) Детальное понимание процесса кипения жидкости в космосе крайне важно для успешного функционирования космических аппаратов, несущих на борту тонны жидкого топлива;

6) Влияние невесомости на организм является отрицательным, так как вызывает изменение ряда его жизненных функций. Это можно исправить путем создания на космическом корабле искусственной тяжести, ограничения мышечной активности космонавтов и т. д.

7) Человек может быть прооперирован в космическом пространстве, в условиях невесомости. Это доказали Французские медики во главе с профессором Домиником Мартеном из Бордо.

Таким образом, про невесомость можно найти много разной информации, но я думаю, что в моей работе материал изложен довольно подробно, так как рассмотрен с двух разных точек зрения: физической и медицинской. Также в реферате приведены описания некоторых экспериментов, которые ученые проводили в условиях невесомости. Это, на мой взгляд, дает наглядное представление о невесомости, о механизме ее возникновения, особенностях этого явления, о действии на организм. Две точки зрения на явление невесомости – физическая и медицинская - являются взаимодополняющими, так как медицина невозможна без физики!

Литература

1) Большая Советская Энциклопедия (в 30 томах). Гл. ред. . Изд.3. М., «Советская Энциклопедия», 1974.

2) Кабардин: Справочные материалы: Учебное пособие для уч-ся.-3 изд.- М.: Просвещение, 1991. – 367с.

3) , На орбите – космический корабль.- М.: Педагогика, 1980

4) Маковецкий в корень! Сборник любопытных задач и вопросов. – М.: Наука, 1979

5) Чандаева и человек. –М.: АО «Аспект Пресс», 1994

6) БэльюЛ., Стулингер Э. Орбитальная станция«Скайлэб». США, 1973. (Сокр. пер. с англ.). Под ред. д-ра физ.-мат. наук. М., «Машиностроение», 1977 - Режим доступа: http://epizodsspace. *****/bibl/skylab/obl. html

7) Дюбанкова О. Космическая медицина не долетает до Земли Сайт издательского дома «Аргументы и факты» - Режим доступа: http://gazeta. *****/online/health/511/03_01

8) Иванов И. Вибрация жидкости ускоряет ее кипение в невесомости. Сайт: Элементы. Новости науки. Режим доступа - http://*****/news/164820?page

9) Клушанцев П. Дом на орбите: Рассказы об орбитальных станциях. - Л.: Дет. лит.,1975. - С.25-28. Пер. в эл. вид. Ю. Зубакин, 2007- Режим доступа: (http://www. *****, http://epizodsspace. *****/bibl/Klusantsev/dom-na-orb75/Klushantsev_04. htm )

10) Людей можно оперировать в космосе. Французские медики сделали первую хирургическую операцию в условиях невесомости. Сайт Российской газеты. РИА Новости. – Режим доступа: http://www. *****/2006/09/28/nevesomost-anons. html

11) Пламя в невесомости. Библиотека Мошкова. – Режим доступа: http://*****/tp/nr/pn. htm

12) Ученые определили чем опасна невесомость. Газета-24. – Режим доступа: РИА Новости http://24.ua/news/show/id/66415.htm

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

https://pandia.ru/text/78/040/images/image038_0.jpg" width="265" height="188 src=">

Рис. 2. Прибор для определения массы образцов в условиях невесомости:
1 - эластичное покрытие

https://pandia.ru/text/78/040/images/image040.jpg" width="426" height="327 src=">

Рис. 4. Работа с аппаратом LBNP на борту станции "Скайлэб" (рисунок)

https://pandia.ru/text/78/040/images/image042.jpg" width="185" height="201">

Рис. 6. Измерение массы тела

https://pandia.ru/text/78/040/images/image044.jpg" width="242" height="455 src=">

Рис. 8. Изучение сна и реакций во время сна космонавтов

Рис. 9. Изучение метаболических характеристик космонавта при экспериментах на велоэргометре:
1 - велоэргометр; 2 - метаболический анализатор: 3 - мундштук; 4 - шланг; 5 - зонд для измерения температуры; 6 – электроды

Государственное бюджетное образовательное учреждение

Пермского края

«Школа-интернат для детей с нарушением зрения»

Реферат на тему

«Что такое невесомость?»

Выполнен учащимся 7 класса Д.Д. Любровским

Учитель физики: М.А. Гостева

Пермь 2016

1.1. Вес тела

1.2. Невесомость

ГЛАВА 2. НЕВЕСОМОСТЬ ДОМА

3.1. Космонавт в невесомости

ГЛАВА 4.

ГЛАВА 5. «КРАСИВО» О НЕВЕСОМОСТИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

«Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы,

а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».

К.Э. Циолковский

Люди сумели проникнуть за пределы атмосферы, но ещё пока не завоевали всё околосолнечное пространство.

2016 год является юбилейным для космонавтики, 55 лет назад в космос полетел первый человек Земли Ю.А. Гагарин. Именно с этого момента в нашу жизнь прочно вошёл термин «невесомость».

Явление невесомости всегда вызывало у меня интерес. Ещё бы, каждому человеку хочется летать, а невесомость - это что-то близкое к состоянию полёта. До начала исследования мне было известно лишь то, что невесомость - состояние, которое наблюдается в космосе, на космическом корабле во время его свободного полёта, при этом все предметы летают, а космонавты не могут стоять на ногах, как на Земле.

Цель работы - дать ответ на вопрос «Что такое невесомость?».

Задачи :

Изучить механизм возникновения явления с точки зрения физических законов;

Понять, как состояние невесомости влияет на здоровье людей, находящихся в космическом корабле, на станции и т.д., то есть посмотреть на невесомость с биологической и медицинской точек зрения;

Познакомить с интересными фактами про невесомость;

Обработать материал, оформить его согласно общепринятым правилам;

5) Создать презентацию на основе обработанного материала.

Объект исследования: явление невесомости.

Предмет исследования: сведения о невесомости.

Методы исследования:

Сбор информации по теме.

Анализ использованных источников: литературы и Интернет-ресурсов.

Наблюдение невесомости в земных условиях.

Сопоставление: невесомость - проблема для космонавтики или необычное явление.

ГЛАВА 1. ВЕС ТЕЛА И НЕВЕСОМОСТЬ

1.1. Вес тела

В повседневной жизни понятия «масса» и «вес» абсолютно идентичны, хотя смысл их принципиально различный. Спрашивая, «Какой у тебя вес?» мы подразумеваем «Сколько в тебе килограммов?». Однако на вопрос, с помощью которого мы пытаемся выяснить этот факт, ответ даётся не в килограммах, а в ньютонах.

С точки зрения физики, неправильно интересоваться у продавца, сколько весит тот или иной продукт. А правильно - спросить, какова его масса! Вес - это векторная величина, сила. Она всегда имеет направление. При неизменной массе тела, его вес можно изменить. Например, положив на весы банан и надавив на него рукой мы получим больший вес, в то время, как масса банана останется прежней или стоя на весах, мы можем изменять их показания, выполняя те или иные действия (поднимая руки или сгибая туловище). приложение

Вес тела - это сила, с которой тело, притягиваясь к земле, давит на опору или растягивает подвес. Если масса тела измеряется в килограммах, то вес, как и любая сила - ньютонами. Поэтому неверно говорить, что вес тела равен столько-то килограммов? Вес тела всегда измеряется в ньютонах, в то время как масса тела может измерять в граммах, килограммах и т.д. В отличие от массы тела, вес тела не является постоянной величиной. Он может увеличиваться или уменьшаться, при этом масса тела останется прежней. Масса тела представляет собой скалярную величину (не имеет направления). Масса тела ранее грубо определялась как «количество вещества», современное определение звучит таким образом: Масса - физическая величина, отражающая способность тела к инерции и являющаяся мерой его гравитационных свойств.

Главное отличие веса от массы содержит в себе формула веса P=mg, где P - вес тела (в ньютонах), m - масса в килограммах, а g - ускорение свободного падения (g = 9,8 Н/кг).

Формула веса может быть понята на таком примере: Гиря массой 0,1 кг подвешена к неподвижному динамометру. Поскольку тело и динамометр, находятся в покое, то имеем: 0,1 (кг) х 9,8 (Н/кг) = 0,98 Н. Именно с такой силой действует гиря на подвес динамометра. В это случае вес тела равняется силе тяжести.

Вывод: вес и масса в физике не одно и тоже. П од весом тела мы понимаем силу, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на опору. Вес – это сила, а масса – свойство инертности вещества.

1.2. Невесомость

Физика даёт 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. Формула веса равняется силе формуле тяжести в случаях, когда:

тело находится в состояние покоя;

на тело не действует сила Архимеда (выталкивающая сила). В воде все тела весят меньше, чем на суше. Иначе мы не могли бы плавать, а шли прямиком ко дну. Слон с массой тела в 1 тонну весит на суше больше, чем в воде. Киты с массой более 30 тонн способны в воде парить как птицы.

Если тело вместе с опорой свободно падает, то a = g , то из формулы

P = m (g – a ) следует, что P = 0.

Исчезновение веса при движении опоры с ускорением свободного падения только под действием силы тяжести называется невесомостью.

Невесомость - по сути, отсутствие веса.

Есть два вида невесомости: статическая и динамическая.

Статической невесомостью называется потеря веса, возникающая на большом расстоянии от небесных тел из-за ослабления притяжения.

Динамическая невесомость - состояние, в котором находится человек во время полёта по орбите.

Проявляются они совершенно одинаково. Ощущения человека одни и те же. Но причины разные.

Выражение «динамическая невесомость» означает: «невесомость, возникающая при движении». Космонавты в полётах имеют дело только с динамической невесомостью.

Вот как объясняет состояние динамической невесомости автор книги «Дом на орбите: Рассказы об орбитальных станциях» П. Клушанцев:

«… Мы чувствуем притяжение Земли только тогда, когда сопротивляемся ему. Только когда «отказываемся» падать. А как только мы «согласились» падать, ощущение тяжести мгновенно пропадает.

Также получается и с притяжением Земли.

Можно представить продолжение этой истории.

Один человек протянул руку, схватился за летящий рядом ящик, открыл в нём дверцу и втянулся внутрь.

Теперь из двух человек один летит снаружи ящика, а другой летит внутри ящика.

У них будут абсолютно разные ощущения.

Вот именно так и возникает состояние динамической невесомости в кабине космического корабля.

Для тренировок космонавтов секунд на тридцать - сорок создают невесомость в самолёте. Для этого лётчик делает «горку». Он разгоняет самолёт, круто взмывает наклонно вверх и выключает мотор. Самолёт начинает полёт по инерции, как брошенный рукой камень. Сперва немного поднимается, потом описывает дугу, заворачивая вниз. Пикирует к Земле. Всё это время самолёт находится в состоянии свободного падения. И всё это время в его кабине царит настоящая невесомость. Затем лётчик снова включает мотор и осторожно выводит самолёт из пикирования на нормальный горизонтальный полёт. При включении мотора невесомость сразу исчезает…» (П. Клушанцев Дом на орбите: Рассказы об орбитальных станциях)

Вывод: невесомость – явление отсутствие веса. Существует два вида невесомости: статическая и динамическая.

ГЛАВА 2. НЕВЕСОМОСТЬ ДОМА

Невесомость - состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой (вес тела), возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела, отсутствует. Это определение точно, но слишком сложно для понимания. Поэтому попробуем наглядно разобраться с этим явлением. Все мы на Земле чувствуем силу тяжести - силу притяжения Земли. То, что мы в обиходе называем «вес» предмета - это то, как мы ощущаем давление этого предмета на опору, которая не даёт предмету падать под действием силы тяжести к центру Земли.

Кладём книгу на руку - она нам кажется тяжёлой, мы говорим «у неё большой вес». Вес - это то давление, которое чувствует наша рука, преграждая книге путь к Земле. Мы уберём руку - книга упадёт на пол. Пока она будет падать - веса у неё практически не будет (будет небольшое из-за давления воздуха), так как она не давит ни на опору и не подвешена к верёвке (подвесу). Когда книга упадёт на пол, она опять станет весить. Потому что частицы книги станут упираться в пол, который загораживает книге путь к центру Земли. В тот момент, когда книга падала, она была в невесомости! Поэтому такое, космическое понятие как «невесомость», нам хорошо знакомо. Мы испытываем её каждый раз, просто подпрыгнув - в момент, когда летим вниз и наша скорость становится равна ускорению свободного падения (9,8 м/с). Мы испытываем невесомость качаясь на качелях - в тот момент, когда они на секунду застыли перед тем как поменять направление движения и опуститься вниз, у нас «захватывает дух». Мы испытываем невесомость, двигаясь в ускоренном лифте: при резком ускорении создаётся впечатление «притягивания к потолку». Мы испытываем невесомость на борту корабля, качаясь на волнах - постоянное чередование невесомости и перегрузок вызывает «морскую болезнь». Мы испытываем невесомость в момент, когда наш самолёт падает в воздушную яму. Всем знакомо это ощущение лёгкости в животе. Дольше всего невесомость испытывают лётчики на самолётах, которые выполняют полёт по специальной траектории (почти параболе). Такие полёты проводятся для того, чтобы за 30-40 секунд полной невесомости (пока самолёт как-бы падает на Землю) в нём могли тренироваться будущие космонавты.

Также состояние невесомости испытывают:

пловцы-ныряльщики, летящие в воду с вышки;

лыжники во время прыжка с трамплина;

парашютисты, пока они не раскрыли парашюты (состояние свободного падения);

легкоатлеты, бегущие через барьер;

спортсмены, прыгающие в высоту с шестом;

танцоры, выполняющие прыжки…

Эти примеры, ещё раз подтверждают, что вес тела может меняться при неизменной массе.

Невесомость можно зафиксировать в домашних условиях. Взять пружинные весы, подвесить на них груз, поднять его на вытянутой руке как можно выше и резко опустить руку с грузом вниз, имитируя падение. Результат: стрелка на весах поднялась вверх, к нулю, фиксируя, что вес груза при падении уменьшился.

Мы взяли груз и подвесили его к динамометру. Измерив вес тела, выпустили динамометр из рук. Под действием силы тяжести система динамометр-груз начала двигаться вниз. Растяжение пружины исчезло: пока динамометр с телом падают, пружина остаётся нерастянутой. Следовательно, в этом случае вес тела равен нулю, но сила тяжести не равна нулю, она по-прежнему действует на тело и заставляет его падать.

Подобный эксперимент можно сделать с напольными весами. Встать на весы и запомнить свой вес. присесть. В момент приседания весы будут показывать меньший вес, чем в начале. Потому, что хотя ноги и продолжали давить на опору и создавать вес, часть тела летела вниз со скоростью, равной ускорению свободного падения. И эта часть ничего не весила. Поэтому мы стали легче ровно на это значение.

Известно, что в кабине космического корабля во время свободного полёта все предметы теряют вес. Карандаши, блокноты плавают в воздухе, словно воздушные шарики.

Жидкости в условиях невесомости «не хотят» заполнять стаканы, кастрюли и другую посуду. Они «не желают» принимать форму сосуда, в который налиты, собравшись в аккуратные шаровые капли они «плавают» внутри корабля! Вот почему космонавтам нельзя пить из стаканов и есть суп из тарелок.

Увидеть жидкость в условиях невесомости можно и на Земле.

Для опыта нужны три жидкости: вода, растительное масло и спирт. Масло легче воды, и, если подлить его в банку с водой, оно соберётся слоем на поверхности. А если налить это же масло в спирт, оно соберётся слоем на дне. Значит, спирт легче, чем масло.

Если в стакан с водой долить спирта, то масло, добавленное в эту смесь, утонет в спирте, но не утонет в воде. Оно должно плавать на границе воды и спирта. Трудность опыта заключается в том, что надо очень аккуратно, прилить спирт в стакан с водой, чтобы эти жидкости не перемешались. Для этого сначала следует налить воды до половины, а по том потихоньку долить спирт по стенке стакана.

Долив стакан почти доверху, осторожно влить чайную ложку растительного масла. Масло оказалось в состоянии невесомости на границе воды и спирта. «Невесомое» масло собирается в шарики, совершенно ровные и гладкие! Если жидкости немного смешались, то шар получится приплюснутым.

Вывод: к аждый из нас испытывал на себе состояние невесомости. Невесомость испытывают все тела при падении на Землю, а также тела, плавающие внутри двух разнородных жидкостях.

ГЛАВА 3. НЕВЕСОМОСТЬ НА ОРБИТЕ

3.1. Космонавт в невесомости

Что такое невесомость на орбите? Парящие чашки, возможность летать и ходить по потолку, с лёгкостью перемещать даже самые массивные предметы - таково романтическое представление об этом физическом понятии в космосе.

Невесомость появляется в космических аппаратах, когда они движутся с постоянной скоростью в любом направлении и при этом находятся в состоянии свободного падения. Искусственный спутник или космический корабль доставляется на орбиту при помощи ракеты-носителя. Она придаёт им определённую скорость, которая сохраняется после выключения аппаратом собственных двигателей. Корабль при этом начинает перемещаться только под действием силы тяжести и возникает невесомость.

Если спросить космонавта, что такое невесомость, он поведает, как сложно бывает в первую неделю на борту станции. «…Оказавшись в невесомости, - у космонавта вся кровь и жидкость приливает в голову. Голова тяжёлая, заложен нос, глаза красные, плохо думается…» и как долго по возвращении приходится восстанавливаться, привыкая к условиям земного притяжения.

В начале космической эры встал вопрос о реакции тела на отсутствие притяжения. Невесомость в космосе была явлением не до конца понятным, хотя и предсказуемым. Сегодня её влияние на человеческий организм в целом изучено. Тонко настроенный механизм тела испытывает в условиях отсутствия силы тяжести колоссальный стресс. Космическая невесомость приводит к нарушению гидростатического давления жидкости в организме (в первую очередь крови), к исчезновению привычной нагрузки на опорно-двигательный аппарат. Некоторое время после прибытия на корабль или станцию космонавты подвергаются так называемому синдрому адаптации к космосу. Это головокружение, потеря ориентации. Возможно возникновение различных иллюзорных ощущений. Даже во время тренировочного процесса в самолёте л юди по-разному переносят кратковременную невесомость и по этому признаку делятся на три группы:

В первую группу входят лица без заметного ухудшения общего самочувствия, не теряют работоспособности, лишь испытывают чувство расслабленности или облегчения вследствие потери тяжести собственного тела. Все советские космонавты были отнесены к этой группе. Вот запись, сделанная Ю.А. Гагариным после первого полёта с воспроизведением невесомости на двухместном самолёте: «До выполнения «горок» полёт проходил как обычно, нормально. При вводе в «горку» прижало к сиденью. Затем сиденье отошло, ноги приподнялись с пола. Посмотрел на прибор: показывает невесомость. Ощущение приятной лёгкости. Пробовал двигать руками, головой. Всё получается легко и свободно. Поймал плавающий перед лицом карандаш и шланг кислородного прибора. В пространстве ориентировался нормально. Всё время видел небо, землю, красивые кучевые облака».

Во вторую группу включаются лица, испытывающие в период невесомости иллюзии падения, переворачивания, вращения тела в неопределённом положении, подвешенности вниз головой и т. д. Указанные явления в первые 2-6 сек. сопровождаются беспокойством, потерей ориентации в пространстве и неправильным восприятием окружающей обстановки и собственного тела. В ряде случаев наблюдается эйфория (смех, игривое настроение, забывание о программе эксперимента и т. д.). при последующих полётах наступает адаптация к условиям невесомости.

К третьей группе относятся лица, у которых пространственная дезориентация и иллюзии падения достигают крайней степени, сопровождаются чувством ужаса, непроизвольным криком и резким повышением двигательной активности. При этом наблюдается полная дезориентация в пространстве и потеря контакта с окружающими людьми.

На борту орбитальной станции организм начинает приспосабливаться к невесомости постепенно, перестройка занимает около десяти дней.

Однако, изменения продолжают происходить и дальше. Из-за отсутствия силы тяжести уменьшается общая нагрузка на организм. В результате космонавты в невесомости теряют массу, у них снижается работоспособность и, наоборот, повышается утомляемость. Изменяется соотношение химических элементов в тканях: кости теряют часть необходимых им минералов. Нередко по возвращении на Землю после длительного пребывания на станции космонавт становится выше на несколько сантиметров. Причина кроется в той же невесомости. Результаты такого скачка роста бывают не самые приятные: возможно появление болей, ущемление нервов.

Последствия полётов для космонавтов этим не ограничиваются. После возвращения на Землю им приходится в течение некоторого времени адаптироваться обратно к силе тяжести. Сознание космонавта, завершившего полёт, ещё какой-то период действует по привычке. В результате нередки случаи, когда космонавт вместо того, чтобы поставить чашку на стол, просто отпускал её и осознавал ошибку, только услышав звон разбитой об пол посуды.

Одна из непростых и одновременно интересных задач для организаторов пилотируемых полетов - обеспечение космонавтов легко усваиваемой организмом под воздействием невесомости едой в удобной форме. Первые опыты не вызывали особого энтузиазма среди членов экипажей. Показателен в этом плане случай, когда американский астронавт Джон Янг вопреки строгим запретам пронёс на борт сэндвич, есть который, не стали, чтобы не нарушать устав ещё больше. На сегодняшний день с разнообразием на орбитальных станциях проблем нет. Перечень блюд, доступных для российских космонавтов, насчитывает 250 пунктов. Основу рациона составляют сублимированные продукты. Все жидкие блюда, напитки, а также пюре упаковываются в алюминиевые тубы. Тара и оболочка продуктов продумывается таким образом, чтобы избежать появления крошек, парящих в невесомости и могущих попасть кому-то в глаз. Например, печенье делается достаточно маленьким и покрытым оболочкой, тающей во рту. На станциях, подобных МКС, все условия стараются довести до привычных земных.

На станции есть обозначение пола и потолка. Это имеет психологическую значимость. Космонавту в невесомости все равно, в каком положении работать, однако выделение условного пола и потолка снижает риск потери ориентации и способствует более быстрой адаптации. космонавты в невесомости Невесомость - одна из тех причин, почему в космонавты берут далеко не всех. Адаптация по прибытии на станцию и после возвращения на Землю сравнима с акклиматизацией, усиленной в несколько раз. Человек со слабым здоровьем такой нагрузки может не выдержать.

Длительное пребывание в невесомости - отрицательно сказывается на здоровье космонавта.

На Земле непрерывно идёт естественное перемещение воздушных масс - процесс конвекции - перемешивание атмосферы. Ничего подобного в невесомости нет.

На станции нет механизма естественной конвекции. Дело в том, что человек выдыхает углекислый газ (СО 2 ), и он весь остаётся вокруг выдыхающего человека. Поэтому, если не перемешивать воздух, можно задохнуться. Выдохнул, и вокруг космонавта всё осталось, выдохнул второй раз - концентрация углекислого газа увеличивается, вдохнул – кислорода нет, кислород не поступает. Поэтому надо двигаться всё время или сдувать этот воздух, обогащая его новой порцией кислорода.

«На станции довольно шумно из-за вентиляторов, которые мы используем для того чтобы доставлять воздух одним системам, которые очищают его, и затем распределять по всем отсекам».

Вывод: Несмотря, на большой накопленный опыт поведения человека в невесомости, её влияние на живой организм так полностью и не разгадано.

3.2. Технологические процессы в невесомости

Вследствие значительного отличия условий невесомости от земных условий, в которых создаются и отлаживаются приборы и агрегаты искусственных спутников Земли, космических кораблей и их ракет – носителей, проблема невесомости занимает важное место среди других проблем космонавтики. Это наиболее существенно для систем, имеющих ёмкости, частично заполненные жидкостью. К ним относятся двигательные установки с ЖРД (жидкостно-реактивными двигателями), рассчитанные на многократное включение в условиях космического полёта. В условиях невесомости жидкость может занимать произвольное положение в ёмкости, нарушая тем самым нормальное функционирование системы (например, подачу компонентов из топливных баков). Поэтому для обеспечения запуска жидкостных двигательных установок в условиях невесомости применяются: разделение жидкой и газообразной фаз в топливных баках с помощью эластичных разделителей; фиксация части жидкости у заборного устройства систем сеток (ракетная ступень «Аджена»); создание кратковременных перегрузок (искусственной «тяжести») перед включением основной двигательной установки с помощью вспомогательных ракетных двигателей и др. Использование специальных приёмов необходимо и для разделения жидкой и газообразной фаз в условиях невесомости в ряде агрегатов системы жизнеобеспечения, в топливных элементах системы энергопитания (например, сбор конденсата системой пористых фитилей, отделение жидкой фазы с помощью центрифуги). Механизмы космических аппаратов (для открытия солнечных батарей, антенн, для стыковки и т.п.) рассчитываются на работу в условиях невесомости.

Невесомость может быть использована для осуществления некоторых технологических процессов, которые трудно или невозможно реализовать в земных условиях (например, получение композиционных материалов с однородной структурой во всем объеме, получение тел точной сферической формы из расплавленного материала за счет сил поверхностного натяжения и др.). Впервые эксперимент по сварке различных материалов в условиях невесомости вакуума был осуществлен при полете советского космического корабля «Союз – 6» (1969 г.). Ряд технологических экспериментов (по сварке, исследованию течения и кристаллизации расплавленных материалов и т.п.) был проведён на американской орбитальной станции «Скайлэб» (1973 г.).

Учёные проводят в космосе различные эксперименты, ставят опыты, иной раз слабо представляя себе конечный результат. Но если определённый результат получен, ещё долгое время приходится его проверять, чтобы в конечном итоге объяснить и применить полученные знания на практике.

Вывод: Вследствие значительного отличия условий невесомости от земных, в которых создаются и отлаживаются приборы и агрегаты искусственных спутников Земли, космических кораблей и их ракет – носителей, проблема невесомости занимает важное место среди других проблем космонавтики.

ГЛАВА 4. ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О НЕВЕСОМОСТИ

Ниже приведены описания некоторых экспериментов и интересных новостей про невесомость, над которыми ещё предстоит работа.

Пламя в невесомости

На Земле благодаря гравитации возникают конвекционные потоки, которые определяют форму пламени. Они поднимают раскалённые частички сажи, которые излучают видимый свет. Благодаря этому мы видим пламя. В невесомости конвекционные потоки отсутствуют, частички сажи не поднимаются, а пламя свечи принимает сферическую форму. Так как материал свечи представляет собой смесь предельных углеводородов, они при сгорании выделяют водород , который горит голубым пламенем. Учёные стараются понять, как и почему огонь распространяется в невесомости. Изучение пламени в условиях невесомости необходимо для оценки пожароустойчивости космического корабля и при разработке специальных средств пожаротушения. Так можно обеспечить безопасность космонавтов и транспортных средств.

Ускорение кипения жидкости в невесомости

Каждый из нас не раз наблюдал процесс кипения - фазовый переход жидкости в газ под действием высокой температуры. Пузырьки пара устремляются вверх, а на их место поступает новая порция жидкости. В результате кипение сопровождается активным перемешиванием жидкости, что многократно увеличивает скорость её превращения в пар.

Ключевую роль в этом процессе играет сила Архимеда, действующая на пузырёк. В условиях невесомости нет веса, нет понятия «тяжелее» и «легче», потому пузырьки нагретого пара не будут никуда всплывать. Вокруг нагревательного элемента образуется прослойка пара, которая препятствует передаче тепла всему объёму жидкости. По этой причине кипение жидкостей в невесомости (но при том же давлении, а вовсе не в вакууме!) будет протекать иначе, чем на Земле. Детальное понимание этого процесса крайне важно для успешного функционирования космических аппаратов, несущих на борту тонны жидкого топлива.

В статье французских физиков описываются результаты экспериментального исследования того, как высокочастотные вибрации влияют на скорость кипения.

Дюбанкова О. Космическая медицина не долетает до Земли Сайт издательского дома «Аргументы и факты» - Режим доступа:

Иванов И. Вибрация жидкости ускоряет ее кипение в невесомости :// epizodsspace . testpilot . ru / bibl / Klusantsev / dom - na - orb 75/ Klushantsev _04 . htm )

Людей можно оперировать в космосе. Французские медики сделали первую хирургическую операцию в условиях невесомости.

Материалы

Время чтения: 4 минуты

Невесомость – это не хихоньки-хаханьки… Хихоньки-хахоньки начнутся тогда, когда ваш любознательный карапуз, чуть картавя и «шамкая», спросит у вас об этом. Как бы не пришлось краснеть… Они ведь такие — наши сегодняшние Почемучки. Как простыми словами рассказать ребенку о сложных процессах и явлениях, которые мы не можем показать в обычной жизни? Только через сравнения и понятные аналогии. Рассказываем как.

pikabu.ru

Итак, решено. Мы летим в космос! Но там нас поджидает коварная невесомость, поэтому узнаем о ней побольше, ведь знания — сила!

Все, к чему мы привыкли на Земле, в состоянии невесомости происходит совсем не так: люди и предметы «плавают» в пространстве, дотронуться пальцем до носа практически невозможно, станцевать вальс или показать любимый футбольный финт – вообще на грани фантастики. Обхохочешься, глядя на то, как космонавты пытаются делать привычные движения в условиях невесомости.

ПРЕДСТАВЬ… Представь, что ты в холодном бассейне, да еще и вверх тормашками. Вроде все понимаешь, а сделать ничего не можешь. Космонавты в состоянии невесомости чувствуют себя примерно также.

ЖИЗНЕННЫЙ ОПЫТ: Предложите ребенку закрыть глаза и дотронуться пальцем до кончика носа. Сложно? А каково космонавтам?
Во время купания в ванной предложите поймать под водой мелкий предмет.
В детском парке, во время прыжков на батуте с резинками тоже можно ощутить нечто подобное состоянию невесомости на доли секунды.
Испытать состояние невесомости можно, если подпрыгнуть.
Мы испытываем невесомость качаясь на качелях: в тот момент, когда они на секунду застыли перед тем как поменять направление движения и опуститься вниз.
Мы испытываем невесомость на борту корабля, качаясь на волнах.

www.novate.ru

Если что-нибудь уплыло из рук прямо в космос – пиши пропало!

ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ: Почему вокруг Земли много «спутников» в виде шариковых ручек, всяких болтиков и гаечных ключей?

ОТВЕТ Знатока: К то-то когда-то все это уронил, забыв про невесомость и то, что сила земного притяжения в космосе не работает!

Закон земного притяжения очень подробно описан в видеоролике Академии занимательных наук.

Неряхам в космосе приходится несладко! Невесомость может сыграть с ними злую шутку. Бросил пижаму где попало – гоняйся за ней полдня. Но это еще не самое страшное!

ПРЕДСТАВЬ… Представь, что ты решил перекусить в космосе.

Как-то, во время полета на Луну, я попробовал открыть свой любимый творожок «Растишка». Ой, что было… Он вытянулся в тоненькую ниточку, затем сбился в капельки и лужицы, а потом просто прилип к уху, как будто в меня бросили что-то мокрое. В общем, хорошо, что догадливые Белка и Стрелка захватили приготовленные с Земли в тюбиках. Иначе, пришлось бы нам сидеть голодными в космосе. Но зато у меня теперь есть — светящийся в темноте магнит, где на обратной стороне полезная информация о том, что такое невесомость.

А еще в космосе строго-настрого запрещено крошить! Поэтому настоящие космонавты соблюдают детское правило: «Съедать все до последней крошки!» Иначе беды не оберешься!

ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ: Почему в космосе нельзя крошить?

ОТВЕТ Знатока: Крошки могут разлететься и попасть в глаза или нос — это очень опасно! Ты же помнишь, про коварную невесомость…

Надеюсь, ты уже понял, что Неряхам и Нехочухам в космосе не место: нужно соблюдать и следить за порядком.

Летающие пижамы, разбросанные ручки и инструменты, мусор – это потенциальная опасность для космонавтов, поэтому, раз мы уже летим на Луну, нужно быть Ряхами и Чухами, т.е. соблюдать правила гигиены и учитывать особенности жизни в состоянии невесомости.

Скажу честно, умывание и мытье рук превращается в космосе в увлекательное занятие. Вода в невесомости не льется и не течет, а, представь себе, размазывается! Выдавил из тюбика шарик воды, размазал по лицу — и поплыл себе дальше, умылся, считается. А зубы почистить? Это вообще целое приключение!

Хорошо, если ты на Земле в этих вопросах был асом, тогда тебе и в космосе будет легко. А если нет? Ой, попотеть придется, не завидую я тебе.

ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ: Почему в космосе нельзя плакать?

Если в жизни ты Рева-корова, в космос тебя не возьмут точно. Точнее, взять-то возьмут, но реветь в космосе у тебя просто-напросто не получится! Можешь даже не стараться – напрасно.

ОТВЕТ Знатока: Слезы в космосе не текут, а собираются «лужицей» вокруг глазного яблока.

ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ: Как спят космонавты и что им снится?

Как ты думаешь, что снится космонавтам? Рокот космодрома и зеленая трава у дома? Лично я думаю, им снится удобная земная кровать…

www.voprosy-kak-i-pochemu.ru

В условиях невесомости не так-то легко уснуть, особенно первое время. Кажется, что ты все время падаешь вниз, руки болтаются в свободном полете, а ноги сами пускаются в пляс. Чтобы хоть как-то усмирить свое тело, приходится залазить в спальный мешок и пристегиваться ремнями к стенам или потолку корабля.

Вторая проблема — это постоянный шум вентиляторов, которые обеспечивают приток свежего воздуха. Шум такой, как будто под окнами грохочет трамвай! Но проблема решается просто — беруши в уши.

«Снов было много. В космосе сны снятся точно так же, как на Земле. Когда ваши глаза смыкаются в космосе, ваше тело расслабляется, а руки выпускают книгу. Но без гравитации, ваша голова не падает и вы не вздрагиваете, когда понимаете, что задремали. Если вы проснетесь, ваша книга будет плавать там, где вы ее оставили.»
Бывший космонавт Клэйтон Андерсон

Из-за невесомости в космосе отпадает необходимость в подушке и одеяле: космонавты ими не пользуются. Кстати, есть большой жирный плюс для космонавтов в невесомости — они не храпят! Вот где счастье: сосед точно не разбудит.

Вот они, все «прелести» космической жизни: ешь себе вкусняшки из тюбика и спи вниз головой, как космическая летучая мышь в пеленках. Теперь можно и на Луну! Скачай и отправляйся в космическое путешествие вместе с Дино!

Человечество воспринимает силу тяжести как нечто само собой разумеющееся. Всем известна теория всемирного тяготения, которую разработал Исаак Ньютон. Однако, что касается гравитации, - силы, которая притягивает предметы и объекты друг к другу - то это уже нечто большее. Далее - несколько фактов о силе гравитации.

1.

Земная гравитация - сила довольно постоянная. Однако восприятие людьми этой силы говорит о том, что это не так. Как показали исследования, человеку легче судить о том, как объект падает на землю, когда он находится в вертикальном положении (например, сидит), а не в горизонтальном (лежа). Это значит, что человеческое восприятие гравитации не основано на визуальных сигналах о направлении силы тяжести и зависит от положения тела в пространстве.

2. Возвращаться на Землю трудно.

Как показывает опыт астронавтов, переход в невесомость и обратно является сложным и тяжелым для тела процессом. В отсутствие гравитации мышцы атрофируются, а кости теряют костную массу. Поэтому за месяц в космосе астронавты могут терять до 1% костной массы.

По возвращению астронавтов на Землю их тело и мозг требует определенного времени, чтобы восстановиться. Если в космосе кровяное давление равномерно распределяется по всему телу, то после возвращения на Землю сердце должно заработать так, чтобы обеспечивать мозг кровью. Порой последствия пребывания в Космосе дают о себе знать: в 2006 году астронавт Хайдемари Стефанишин-Пайпер упала во время приветственной церемонии на следующий день после возвращения с МКС.

Психологическая адаптация к казалось бы привычным земным условиям также может проходить сложно. В 1973 году астронавт Джек Лоузма поведал журналистам, что случайно разбил пузырек лосьона после бритья в первые дни после возвращения на Землю. Он просто отпустил пузырек, забыв, что тот упадет и разобьётся, а не начнет плавать в невесомости.

3. Для потери веса пользуйтесь Плутоном

Плутон - это не просто карликовая планета, но также отличный способ похудеть. Если на планете Земля вес человека равен, например, 68 кг, то на Плутоне он будет весить всего 4,5 кг. Противоположный эффект существует на Юпитере - этот же человек там будет весить 160,5 кг.

Планета Марс, которую человечество еще не освоило, также "снижает" вес человека. Гравитация Марса равна всего 38% от земной гравитации. То есть, человек весом 68 кг "похудеет" на Марсе до 26 кг.

4. Гравитация неодинакова даже на Земле

Так как наша планета - не идеальная сфера, то и ее масса распределена неравномерно. А это означает, что и ее сила тяжести неравномерна. Например, наиболее загадочная гравитационная аномалия наблюдается в Гудзоновом заливе в Канаде. Эта область обладает более низкой плотностью, чем другие регионы планеты по причине постепенного таяния ледников. Покрывавший эту область Земли во время ледникового периода лед уже давно растаял, однако планета еще не полностью восстановилась. Из-за того, что сила тяжести на площади этого региона пропорциональна его массе, то в свое время лед "подвинул" часть массы Земли. Любая деформация земной коры, как и движение магмы в мантии, объясняют снижение гравитации.

5. Без гравитации некоторые бактерии были бы опаснее

Например, сальмонеллы, которые обычно являются причиной многих пищевых отравлений, в условиях отсутствия гравитации становятся в 3 раза смертоноснее. Без гравитации они меняют свою активность. Мыши, которых специально кормили в невесомости заражённой сальмонеллой пищей, заболели намного быстрее, хотя бактерий поглотили меньше по сравнению с условиями на Земле.

6. Чёрные дыры в центрах галактик

Черные дыры - наиболее разрушительные объекты, находящиеся во Вселенной. Эти небесные тела названы так из-за того, что даже свет не попадает в их гравитационное поле. В центре нашей галактики расположена огромная черная дыра, имеющая массу 3 млн. солнц, однако не представляющая никакой опасности. Но все же иногда она дает о себе знать: в 2008 году нашей планеты достигла вспышка энергии, излученной примерно 300 лет назад. А несколько тысяч лет назад небольшое количество вещества упало в эту чёрную дыру, что повлекло за собой другую вспышку.

Сила всемирного тяготения является неотъемлемой частью нашей жизни, хоть и мы воспринимаем это как что-то обыденное. И. Ньютон, благодаря упавшему яблоку ему на голову, разработал эту теорию, однако гравитация – это нечто большее.
До Ньютона такие ученые, как Кеплер, Декарт, Эпикур и другие, так же философствовали о существовании подобной силы. Но, по большому счету, они считали, что есть два притяжения: небесное (в космосе) и земное (на поверхности планеты). Исаак Ньютон пошел немного дальше, он связал между собой эти два понятия. К тому же, легенда о том, что он гулял по саду и на него упало яблоко, на самом деле выдумка и просто красивая история.

Гравитация – это сила притяжения между объектами пропорционально их массе. Оби-Ван Кеноби во всемирно известном фильме упоминал, что «сила – она вокруг нас и проникает в нас. Она скрепляет Галактику». Однако если добро и зло действует по дуальному принципу, то сила притяжения только притягивает предметы друг к другу, но не отталкивает их. Гравитация она вокруг нас. Это сила, которая держит планету в форме сферы, она не дает нам оторваться от поверхности. А еще гравитация держит нашу атмосферу вокруг себя и не дает ей парить в космосе. Ниже представлены несколько интереснейших фактах о силе всемирного тяготения.

Многие считают, что астронавты на космической станции и любители экстремальных развлечений на скорости, испытывают «нулевую» силу притяжения, т.е. некоторое время они неподвластны гравитации вовсе. На самом деле это в корне неверное утверждение, т.к. они стремятся вниз с такой же скоростью, что и предмет, в котором находятся.

Сила всемирного тяготения действует одинаково на все предметы, несмотря на их вес. К примеру, если сбросить с высоты два одинаковых по параметрам шлакоблока, но разных по весу, то дотронутся до поверхности земли они вместе. Дополнительная скорость предмета, который легче по своей массе, перекрывается инертность более тяжеловесного предмета.

Оказывается, что чем больше вес космического тела, тем тяжелее предметы, находящиеся на ней. Это значит, что один и тот же человек, который имеет вес в пятьдесят килограммов на нашей планете, на Сатурне бы весил в 2 раза больше.
Сила тяжести на планете определяется ее размерами. Например, на Марсе сила притяжения намного меньше, нежели на нашей планете. Этот факт негативно влияет на человеческий организм, поэтому человек не может находиться длительное время на этой планете.
Юпитер – не планета, и не звезда. Он имеет достаточную силу гравитации, что бы набрать нужный вес и стать полноценной звездой, небесным светилом, но его поле слишком слабое и не может запустить процесс преображения планеты.

Интересный факт! В отсутствие силы земного притяжения, т.е. в состоянии невесомости, все жидкости принимают форму шара. У Вас не получится помыть руки или перелить воду из сосуда в сосуд. Поэтому для того, что бы комфортно себя чувствовать в космосе, космонавты к этому долго привыкают. Даже сон для них непривычный, т.к. спят они в мешках, которые прикреплены к стенам корабля. К тому же, и со сном у астронавтов тяжелее, ведь фазы сна и бодрствования человека зависят от закатов и рассветов, а в космосе между этими двумя процессами проходит всего лишь 90 минут, т.е. в сутках наблюдается 8 циклов.

Многие думают, что в космосе нет силы гравитации. На самом деле это неверное утверждение. Сила гравитации есть практически везде, но она действует с разной силой. Как известно, сила гравитации между 2 телами обратно пропорциональна расстоянию между ними и соразмерно произведению их веса. Из-за того, что земной радиус немногим меньше, чем высота орбиты международной космической станции (приблизительно на 10 процентов), поэтому и сила притяжения там меньше и стремится она к нулю.

Пламя в отсутствие силы притяжения так же ведет себя иначе, чем мы привыкли. Все потому, что на Земле при горении воздух, насыщенный углекислым газом, поднимается, в то время, освобождая место для поступления кислорода. В условии невесомости такой смены воздуха нет, поэтому со временем весь кислород вокруг огня сгорает, и процесс горения прекращается. Из-за отсутствия конвекции воздуха в космосе страдает не только пламя, но и человек, потому как во время его неподвижности кислород также не циркулирует вокруг и заканчивается. Для таких ситуаций в отсеках космических кораблей предусмотрены вентиляторы для искусственной циркуляции воздуха.

По теории ученых, именно сила притяжения играет роль в определении высоты гор на Земле. Таким образом, для нашей планеты максимальной высотой гор будет расстояние не более, чем в 15 километров. К примеру, если бы Солнце стало нейронным светилом, то его мощная гравитация не дала бы появиться такому явлению, как горы, в принципе.

Оказывается, что сила гравитации в центре Земли действовала бы на предметы (если была бы возможность их там разместить) не так, как на поверхности планеты. В ядре планеты предметы тянуло бы одновременно по все четыре стороны, что, в принципе, аналогично ситуации в состоянии невесомости.

Гравитация действует не только на предметы, но и влияет на многие расчеты и факторы. Оказывается, что ее потенциал имеет значительное влияние на отсчет времени. Сравнительно недавно физики из Дании доказали, что центр нашей планеты моложе своей поверхности. Чем ниже гравитация, тем медленнее время. По гипотетическим измерениям возраст ядра и коры небесных тел значительно отличаются между собой в пользу их центра.

Все мы знаем, и ранее упоминали, что наличие самой силы на Земле открыл ученый Ньютон в 17 веке. Но мало кто знает, что на самом деле он описал лишь часть этой силы. Многие годы ученые пытались усовершенствовать эту теорию. Другой известный гений заявил, что сила тяготения – всего лишь искривление времени-пространства, создаваемое массой этого объекта. Этим ученым был Эйнштейн, и только лишь в 20 веке он стал ближе к разгадке этого явления. Но на самом деле гравитация хранит в себе еще много тайн, которые нам не подвластны на данный момент и в будущем предстоит еще разгадать.

Что это - невесомость? Детям о невесомости: простыми словами о сложном.

На борту орбитальной станции организм начинает приспосабливаться к невесомости постепенно, перестройка занимает около десяти дней.

Свежие записи