Невесомость

Невесомость – это полное или почти полное отсутствие ощущения веса . Это также называется невесомостью , хотя более правильным термином будет «нулевая перегрузка ». Это происходит при отсутствии каких-либо контактных сил на объекты, в том числе и на тело человека.

Вес — это измерение силы, действующей на объект, находящийся в состоянии покоя в относительно сильном гравитационном поле (например, на поверхности Земли). Эти ощущения веса возникают при контакте с опорными полами, сиденьями, кроватями, весами и т.п. Ощущение веса также возникает, даже когда гравитационное поле равно нулю, когда контактные силы воздействуют на инерцию тела и преодолевают ее с помощью механических негравитационных сил, например, в центрифуге , на вращающейся космической станции или в ускоряющемся транспортном средстве. .

Когда гравитационное поле неоднородно, тело в свободном падении испытывает приливные эффекты и не свободно от напряжения. Вблизи черной дыры такие приливные эффекты могут быть очень сильными. В случае с Землей воздействие незначительно, особенно на объекты сравнительно небольших размеров (например, тело человека или космический корабль), и общее ощущение невесомости в этих случаях сохраняется. Это состояние известно как микрогравитация , и оно преобладает на орбитальных космических кораблях.

Подводя итог, у нас есть два понятия веса, из которых вес ₁ является доминирующим. Тем не менее «невесомость» обычно выражается не отсутствием веса ₁ , а отсутствием стресса, связанного с весом ₂ . Это предполагаемое ощущение невесомости в том, что следует ниже.

Тело свободно от напряжений, имеет нулевой вес ₂ , когда на него действует только сила веса ₁ , как при свободном падении в однородном гравитационном поле. Без нижних индексов можно прийти к странному заключению, что тело невесомо, когда единственная сила, действующая на него, — это его вес.

Апокрифическое яблоко, упавшее на голову Ньютона, можно использовать для иллюстрации затронутых вопросов. Яблоко весит приблизительно 1 ньютон (0,22 фунта _силы ). Это вес ₁ яблока, который считается постоянным, даже когда оно падает. Однако во время этого падения его вес ₂ равен нулю: если пренебречь сопротивлением воздуха, яблоко не подвергается стрессу. Когда оно попадает в Ньютона, ощущение, которое испытывает Ньютон, будет зависеть от высоты, с которой падает яблоко, и вес ₂ яблока в момент удара может быть во много раз больше, чем 1 Н (0,22 фунта _силы ). Это вес ₂который искажает яблоко. На пути вниз яблоко в свободном падении не испытывает никаких искажений, поскольку гравитационное поле однородно.

Астронавты на Международной космической станции испытывают только микрогравитацию и, таким образом, демонстрируют пример невесомости. Майкл Фоул тренируется на переднем плане.

В левой половине источник находится далеко от любого источника гравитации. В правой половине он находится в однородном гравитационном поле. a ) Невесомость и невесомость b ) Невесомость, но не невесомость (Пружина движется ракетой) c ) Пружина находится в свободном падении и невесома d ) Пружина опирается на цоколь и имеет как вес ₁ , так и вес ₂ .

Два твердых куба, соединенных эластичной нитью, в свободном падении вблизи черной дыры. Нить растягивается, когда тело падает вправо.

Сила на стопах примерно вдвое больше, чем на поперечном сечении через пупок.

Геостационарный спутник над отмеченной точкой на экваторе. Наблюдатель в отмеченном месте увидит, что спутник остается прямо над головой, в отличие от других небесных объектов, которые проносятся по небу.