ความไร้น้ำหนักจากมุมมองของฟิสิกส์ ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับความไร้น้ำหนัก ผลของความไร้น้ำหนักต่อร่างกาย

ในอวกาศความไร้น้ำหนักเป็นเงื่อนไขของชีวิตและกิจกรรมที่คงที่ สิ่งนี้ทำให้จักรวาลแตกต่างจากสภาพแวดล้อมที่มนุษย์อาศัยอยู่อย่างรวดเร็ว บนโลก มีคนต่อสู้กับแรงโน้มถ่วงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นการลดน้ำหนักของตัวเองจึงเป็นเรื่องผิดปกติสำหรับเขา และไม่มีประสบการณ์ใดที่คนๆ หนึ่งจะอยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก

ได้ บางครั้งคุณอาจประสบกับภาวะไร้น้ำหนักได้ เช่น ระหว่างเที่ยวบินบนเครื่องบิน เมื่อตกลงไปใน "ช่องอากาศ" หรือสูญเสียระดับความสูงไปอย่างกะทันหัน นักกระโดดร่มรู้ถึงความรู้สึกของการไร้น้ำหนักเป็นอย่างดี ไร้น้ำหนัก- สถานะที่ไม่มีแรงโต้ตอบของร่างกายกับการรองรับ

ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนักบนยานอวกาศ กระบวนการทางกายภาพหลายอย่าง (การพาความร้อน การเผาไหม้ ฯลฯ) ดำเนินไปอย่างแตกต่างไปจากบนโลก การไม่มีแรงโน้มถ่วงต้องใช้การออกแบบพิเศษของระบบ เช่น ห้องอาบน้ำ ห้องส้วม ระบบทำความร้อนสำหรับอาหาร การระบายอากาศ ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของบริเวณที่หยุดนิ่งซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์สามารถสะสม และเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมกันของอากาศอุ่นและเย็น ตัวอย่างเช่น ISS ได้ติดตั้งพัดลมจำนวนมาก การกินและดื่ม สุขอนามัยส่วนบุคคล การทำงานกับอุปกรณ์ และโดยทั่วไปแล้ว กิจกรรมในชีวิตประจำวันทั่วไปก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเองเช่นกัน และต้องการให้นักบินอวกาศพัฒนานิสัยและทักษะที่จำเป็น อิทธิพลของความไร้น้ำหนักถูกนำมาพิจารณาในการออกแบบเครื่องยนต์จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวซึ่งออกแบบมาให้ปล่อยในสภาวะไร้น้ำหนัก

ความไร้น้ำหนักส่งผลต่อบุคคลอย่างไร

ระหว่างการเปลี่ยนแปลงจากสภาวะแรงโน้มถ่วงของโลกไปสู่สภาวะไร้น้ำหนัก นักบินอวกาศส่วนใหญ่ประสบกับปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่า กลุ่มอาการการปรับตัวในอวกาศ. ในแง่ของอาการ ภาวะนี้คล้ายกับอาการเมาเรือ: เบื่ออาหาร เวียนศีรษะ ปวดศีรษะ น้ำลายไหลเพิ่มขึ้น คลื่นไส้ บางครั้งอาเจียน ภาพลวงตาเชิงพื้นที่ เอฟเฟกต์ทั้งหมดเหล่านี้มักจะหายไปหลังจากบินไป 3-6 วัน ด้วยการอยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน (หลายสัปดาห์หรือมากกว่า) การไม่มีแรงโน้มถ่วงเริ่มทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในร่างกายที่มีลักษณะเชิงลบ: กล้ามเนื้อลีบอย่างรวดเร็ว - กล้ามเนื้อถูกปิดจากกิจกรรมของมนุษย์จริง ๆ เช่น ส่งผลให้ลักษณะทางกายภาพทั้งหมดของร่างกายลดลง ผลที่ตามมาของการลดลงอย่างรวดเร็วในกิจกรรมของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อคือการลดการใช้ออกซิเจนของร่างกาย เนื่องจากผลของเฮโมโกลบินส่วนเกิน กิจกรรมของไขกระดูกที่สังเคราะห์เฮโมโกลบินอาจลดลง ข้อ จำกัด ของการเคลื่อนไหวขัดขวางการเผาผลาญฟอสฟอรัสในกระดูกซึ่งทำให้ความแข็งแรงลดลง

ร่างกายมนุษย์เมื่ออยู่ในสภาพไร้น้ำหนักเริ่มสร้างใหม่ บุคคลนั้นกำลังลดน้ำหนัก ร่างกายจะหย่อนยานราวกับนอนอยู่บนเตียงเป็นเวลานาน กระดูกเปราะ - ไม่ได้อยู่ภายใต้ภาระที่นี่ กล้ามเนื้อทำงานน้อย และจากการไม่ทำอะไรเลย อวัยวะทั้งหมดก็อ่อนแอลง ก็เหมือนคนที่อยู่บนเตียงมาหลายเดือนแล้วหัดเดินใหม่ นักบินอวกาศ Nikolaev และ Sevastyanov หลังจากผ่านไปสิบแปดวันในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง ก็ไม่สามารถลุกขึ้นได้ในตอนแรก

เพื่อลดผลกระทบที่เป็นอันตรายของการไร้น้ำหนัก นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นวิธีการต่างๆ มากมาย: พวกเขาแนะนำให้นักบินอวกาศทำพละศึกษาในอวกาศมากขึ้น เราได้สร้างชุดโหลด "เพนกวิน" พิเศษสำหรับนักบินอวกาศ ชุดรัดรูปเหล่านี้มีแถบยางยืดที่เย็บเข้ากับลำตัว ทำให้ร่างกายกระชับเป็นลูกบอล ในการที่จะอยู่ในชุดแบบนี้ คุณต้องเกร็งกล้ามเนื้อเล็กน้อยตลอดเวลา และนี่คือสิ่งที่จำเป็นเพื่อไม่ให้อ่อนแอ

พวกเขายังสร้าง "ลู่วิ่ง" ที่สถานีโคจร เพื่อไม่ให้ว่ายน้ำออกไป นักบินอวกาศจึงรัดตัวเองด้วยแถบยางยืด พวกเขาแทนที่น้ำหนักของนักบินอวกาศโดยดึงเข็มขัดและไหล่ของเขาลงไปที่พื้นกดเขาไปที่ "ลู่วิ่ง" เธอวิ่งกลับมาภายใต้นักบินอวกาศ และเขาวิ่งไปข้างหน้าของเธอ ไม่ใช่ทุกคนที่จะทนต่อสภาวะไร้น้ำหนักได้ง่ายๆ โดยเฉพาะในช่วงแรก ดูเหมือนว่าหลายคนจะถูกแขวนคว่ำ บางคนมีอาการคลื่นไส้ ในวันแรก นักบินอวกาศสองคนมักจะชินกับสภาวะไร้น้ำหนัก

ความไร้น้ำหนักเกิดขึ้นเมื่อยานอวกาศเข้าสู่วงโคจร แต่ไม่ควรสับสนการหายไปของน้ำหนักกับการหายตัวไปของแรงดึงดูด - ตัวอย่างเช่น บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ที่ระดับความสูง 350 กม.) มันน้อยกว่าบนโลกเพียง 10% สถานะของความไร้น้ำหนักบน ISS ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากการไม่มีแรงโน้มถ่วง แต่เนื่องจากการเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมด้วยความเร็วของอวกาศครั้งแรก นั่นคือ นักบินอวกาศ "ถอยไปข้างหน้า" อย่างต่อเนื่องด้วยความเร็ว 7.9 กม./วิ.

นักบินอวกาศได้รับการฝึกฝนเรื่องแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์บนโลกอย่างไร

สำหรับวัตถุประสงค์ในการทดลอง คุณสามารถสร้างสภาวะไร้น้ำหนักในระยะสั้น (สูงสุด 40 วินาที) เมื่อเครื่องบินบินไปตามวิถีพาราโบลา เพื่อให้บรรลุผลนี้ เครื่องบินจะต้องมีความเร่งลดลงอย่างต่อเนื่อง g (ศูนย์ g-force) เป็นเวลานานเกินพิกัดดังกล่าว (สูงสุด 40 วินาที) สามารถสร้างขึ้นได้หากคุณทำการซ้อมรบแบบแอโรบิกพิเศษ (“ ความล้มเหลวในอากาศ”) นักบินขอให้ลดระดับความสูงอย่างกะทันหันด้วยความสูงมาตรฐานการบิน 11,000 เมตร ซึ่งจะทำให้ต้องใช้เวลา 40 วินาทีในการ "ไร้น้ำหนัก" ภายในลำตัวเครื่องบินมีห้องสำหรับนักบินอวกาศในอนาคตซึ่งมีการเคลือบแบบอ่อนพิเศษบนผนังเพื่อหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บระหว่างการปีนและการตก บุคคลประสบความรู้สึกไร้น้ำหนักที่คล้ายกันเมื่อบินเที่ยวบินพลเรือนในระหว่างการลงจอด แต่เพื่อความปลอดภัยในการบินและการบรรทุกของหนักในโครงสร้างเครื่องบิน การบินพลเรือนค่อยๆ ลดระดับความสูงลง ทำให้หมุนเป็นเกลียวหลายรอบ (จากระดับความสูงของเที่ยวบิน 11 กม. ถึงระดับความสูงประมาณ 1-2 กม.) เหล่านั้น. การสืบเชื้อสายเกิดขึ้นหลายครั้งในระหว่างที่ผู้โดยสารรู้สึกเพียงไม่กี่วินาทีว่าเขาถูกยกขึ้นจากที่นั่ง สภาวะไร้น้ำหนักสามารถสัมผัสได้ในช่วงเริ่มต้นของการตกอย่างอิสระของร่างกายในชั้นบรรยากาศ เมื่อแรงต้านของอากาศยังมีน้อย

ไร้น้ำหนัก- สถานะที่วัตถุตั้งอยู่ เคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในสนามโน้มถ่วงของโลก (หรือวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ) ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น แยกแยะ. คุณสมบัติของสถานะ H. คือเมื่อ H. ทำหน้าที่เกี่ยวกับอนุภาคของร่างกายต่อ แรง (แรงโน้มถ่วง) ไม่ก่อให้เกิดแรงกดดันร่วมกันของอนุภาคของร่างกายต่อกันและกัน

เมื่อร่างกายหยุดนิ่งในสนามโน้มถ่วงของโลกบนระนาบแนวนอน วัตถุนั้นจะได้รับผลกระทบจากตัวเลขที่เท่ากัน แต่แรงที่พุ่งตรงไปตรงกันข้าม - ปฏิกิริยาของระนาบ ส่งผลให้ภายใน กองกำลังในรูปแบบของแรงกดดันซึ่งกันและกันของอนุภาคของร่างกายต่อกัน ร่างกายมนุษย์รับรู้ต่อดังกล่าว ความพยายามเป็นสภาวะปกติของน้ำหนักสำหรับเขา อวัยวะภายในเหล่านี้ปรากฏขึ้น แรงที่เกิดจากปฏิกิริยาของเครื่องบิน ปฏิกิริยาคือแรงที่พื้นผิว กล่าวคือ แรงที่กระทำโดยตรงกับบางส่วนของพื้นผิวของร่างกาย ไปยังอนุภาคอื่น ๆ ของร่างกาย การกระทำของแรงนี้จะถูกส่งผ่านโดยแรงกดดันจากอนุภาคที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งทำให้เกิดแรงภายในที่สอดคล้องกันในร่างกาย ความพยายาม. ภายในที่คล้ายกัน แรงเกิดขึ้นเมื่อแรงพื้นผิวอื่นๆ กระทำต่อร่างกาย เช่น แรงฉุด แรงต้านสิ่งแวดล้อม ฯลฯ หากแรงพื้นผิวมีค่ามากกว่าแรงโน้มถ่วงเชิงตัวเลข แรงภายในก็จะมากกว่าตามลำดับ ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์โอเวอร์โหลดและเกิดขึ้น เช่น เมื่อปล่อยจรวด

แรงโน้มถ่วงเป็นแรงมวลและต่างจากแรงพื้นผิวตรงกับอนุภาคแต่ละตัวของร่างกายโดยตรง ดังนั้น เมื่อแรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุเท่านั้น พวกมันจะสื่อสารโดยตรงถึงความเร่งเดียวกันกับแต่ละอนุภาคของร่างกาย และอนุภาคเหล่านี้จะเคลื่อนที่อย่างอิสระ โดยไม่ต้องกดดันซึ่งกันและกัน ร่างกายอยู่ในสถานะ H.

โดยทั่วไป สถานะของ H. เกิดขึ้นเมื่อ: ก) กระทำต่อร่างกายต่อจากนี้ไป แรงเป็นเพียงมวล (แรงโน้มถ่วง) b) สนามพลังของร่างกายเหล่านี้มีความสม่ำเสมอในระดับท้องถิ่น กล่าวคือ แรงสนามส่งให้กับอนุภาคทั้งหมดของร่างกายในแต่ละตำแหน่งของมันด้วยความเร่งเท่ากันทั้งในด้านขนาดและทิศทาง ซึ่งในทางปฏิบัติจะเกิดขึ้นเมื่อเคลื่อนที่ในสนามโน้มถ่วงของโลกหากมิติ ของร่างกายมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับรัศมีของโลก ในตอนเริ่มต้น. ความเร็วของอนุภาคทั้งหมดของร่างกายเท่ากันในโมดูลัสและทิศทาง (ร่างกายเคลื่อนที่ไปข้างหน้า)

ตัวอย่างเช่น จักรวาล บิน. เครื่องมือ (หรือดาวเทียม) และร่างกายทั้งหมดที่ได้รับจุดเริ่มต้นที่สอดคล้องกัน ความเร็ว เคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงตามวงโคจรของมันด้วยความเร่งเกือบเท่ากัน เป็นอิสระ และทั้งร่างกายและอนุภาคของพวกมันจะไม่กดดันซึ่งกันและกัน กล่าวคือ พวกมันอยู่ในสถานะ H ในเวลาเดียวกันใน สัมพันธ์กับห้องนักบิน, . อุปกรณ์ร่างกายที่อยู่ในนั้นสามารถพักได้ทุกที่ ( "แขวน" อย่างอิสระในอวกาศ) แม้ว่าแรงโน้มถ่วงใน N. จะกระทำกับอนุภาคทั้งหมดของร่างกาย แต่ไม่มีภายนอก แรงพื้นผิว to-rye อาจทำให้เกิดแรงกดทับของอนุภาคซึ่งกันและกัน โปรดทราบว่าภายใน ความพยายามที่มีลักษณะแตกต่างกัน มิได้เกิดขึ้นจากภายนอก อิทธิพล ตัวอย่างเช่น แรงของโมเลกุล อุณหภูมิ ความพยายามของกล้ามเนื้อในร่างกายมนุษย์ สามารถเกิดขึ้นได้ในสถานะ H

H. สามารถส่งผลกระทบต่อร่างกายจำนวนมาก ปรากฏการณ์ ตัวอย่างเช่น ในของเหลวที่เทลงในภาชนะ แรงของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุล ซึ่งมีขนาดเล็กภายใต้สภาวะ "ภาคพื้นดิน" เมื่อเปรียบเทียบกับแรงกดที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง จะส่งผลต่อรูปร่างของวงเดือนเท่านั้น ที่ H. การกระทำของกองกำลังเหล่านี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าของเหลวที่ทำให้เปียกที่วางอยู่ในภาชนะปิดถูกกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วผนังของภาชนะและอากาศ (ถ้ามี) ตรงบริเวณตรงกลางของเรือในขณะที่ ของเหลวเปียกจะอยู่ในรูปของลูกบอลในภาชนะ หยดของเหลวที่เทออกจากภาชนะจะถูกดึงเข้าด้วยกันเป็นลูกบอล

อันเป็นผลให้มีความหมายว่า ความแตกต่างระหว่างเงื่อนไข H. กับเงื่อนไข "ภาคพื้นดิน" ซึ่งอุปกรณ์และชุดประกอบของดาวเทียมเทียม ยานอวกาศจะถูกสร้างขึ้นและดีบั๊ก บิน. ยานพาหนะและยานยิง ปัญหาของเอชตรงบริเวณสถานที่สำคัญท่ามกลางปัญหาอื่น ๆ ของอวกาศ ดังนั้นในเงื่อนไขของเครื่องมือและอุปกรณ์ H. จึงไม่เหมาะที่จะใช้ทางกายภาพ ลูกตุ้มหรือการไหลของของเหลวอย่างอิสระ ฯลฯ การบัญชีสำหรับ H. มีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับระบบที่มีภาชนะบรรจุของเหลวบางส่วนซึ่งตัวอย่างเช่นเกิดขึ้นในเครื่องยนต์ การติดตั้งด้วยเครื่องยนต์เจ็ทเหลว ออกแบบมาเพื่อรวมไว้ในอวกาศซ้ำๆ เที่ยวบิน. เทคโนโลยีอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง ปัญหา.

เป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะต้องคำนึงถึงเอกลักษณ์ของเงื่อนไข H. ในระหว่างการบินของยานอวกาศที่มีคนอาศัยอยู่ เรือเนื่องจากสภาพความเป็นอยู่ของบุคคลที่มีเอชแตกต่างกันอย่างมากจากสภาพปกติ "ทางโลก" ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการทำงานที่สำคัญหลายอย่างของเขา อย่างไรก็ตามเบื้องต้น การฝึกอบรมและมาตรการป้องกันช่วยให้บุคคลสามารถอยู่และทำงานได้อย่างประสบความสำเร็จเป็นเวลานานใน H.

ก็ยังถือว่านานมาก เที่ยวบินในวงโคจร (ใกล้โลก) หรือสถานีอวกาศคุณสามารถสร้างงานศิลปะได้ "หนัก" เช่น วางห้องทำงานในห้องโดยสารหมุนรอบศูนย์กลาง ส่วนต่างๆ ของสถานี ร่างกายในห้องโดยสารเหล่านี้จะถูกกดลงบนพื้นผิวด้านข้างของห้องโดยสารซึ่งจะทำหน้าที่เป็น "พื้น" และปฏิกิริยาของ "พื้น" ที่ใช้กับร่างกายจะสร้างงานศิลปะ "แรงโน้มถ่วง".

สำหรับคำถามที่ว่าน้ำหนักตัวคืออะไร? เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขใด? มอบให้โดยผู้เขียน Marty_Ray_kaคำตอบที่ดีที่สุดคือ ความไร้น้ำหนักเป็นสภาวะของร่างกายเมื่อมีแรงโน้มถ่วงกระทำต่อวัตถุเท่านั้น และสนามโน้มถ่วงภายนอกไม่ทำให้เกิดแรงกดดันต่อส่วนหนึ่งของระบบในอีกส่วนหนึ่งและทำให้เกิดการเสียรูป ในสภาวะไร้น้ำหนัก เมแทบอลิซึมและการไหลเวียนโลหิตของสิ่งมีชีวิตเปลี่ยนแปลงบ้าง ความไร้น้ำหนักเกิดขึ้นจากการตกอย่างอิสระของร่างกายและในยานอวกาศเมื่อพวกมันเคลื่อนที่โดยที่ดับเครื่องยนต์

คำตอบจาก ผี[คุรุ]
เมื่อร่างกายไม่มีน้ำหนัก ไม่ว่าจะในอวกาศหรือตกอย่างอิสระ ร่างกายก็อยู่ในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง

คำตอบจาก Komerrsant[คุรุ]
น้ำหนัก - แรงที่ร่างกายใช้ในการรองรับซึ่งหมายถึงการไร้น้ำหนัก (ในคำพูดของคุณ) นี่คือสถานะของร่างกายเมื่อไม่ได้กดดันการรองรับ หากมีข้อมูลไม่เพียงพอในวิกิ ให้ดูที่

คำตอบจาก ผู้ใช้ถูกลบ[คุรุ]
ความไร้น้ำหนักเป็นสภาวะที่แรงปฏิสัมพันธ์ของวัตถุกับการรองรับ (น้ำหนักตัว) ที่เกิดขึ้นจากแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง การกระทำของมวลอื่น ๆ โดยเฉพาะแรงเฉื่อยที่เกิดจากการเคลื่อนที่แบบเร่งรัดของร่างกายคือ ขาด. บางครั้งคุณสามารถได้ยินชื่ออื่นสำหรับเอฟเฟกต์นี้ - microgravity - แต่ชื่อนี้ไม่ถูกต้อง! ! - แรงโน้มถ่วง (แรงดึงดูด) ยังคงเท่าเดิม
บ่อยครั้ง การหายตัวไปของน้ำหนักมักสับสนกับการหายตัวไปของแรงดึงดูด นี่ไม่เป็นความจริง. ตัวอย่างคือสถานการณ์บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ที่ระดับความสูง 350 กิโลเมตร (ความสูงของสถานี) ความเร่งในการตกอย่างอิสระคือ 8.8 เมตร/วินาที² ซึ่งน้อยกว่าพื้นผิวโลกเพียง 10% สภาวะไร้น้ำหนักบน ISS เกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมด้วยความเร็วจักรวาลที่หนึ่ง
บนโลกเพื่อวัตถุประสงค์ในการทดลอง สภาวะไร้น้ำหนักในระยะสั้น (สูงสุด 40 วินาที) ถูกสร้างขึ้นเมื่อเครื่องบินบินไปตามเส้นพาราโบลา (และอันที่จริงแล้ว - ขีปนาวุธ นั่นคือสภาวะที่เครื่องบินจะบินภายใต้อิทธิพลของ แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว วิถีนี้เป็นพาราโบลาก็ต่อเมื่อมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเพียงเล็กน้อย สำหรับดาวเทียม มันคือวงรี วงกลม หรือไฮเปอร์โบลา) วิถี สภาวะไร้น้ำหนักสามารถสัมผัสได้ในช่วงเริ่มต้นของการตกอย่างอิสระของร่างกายในชั้นบรรยากาศ เมื่อแรงต้านของอากาศยังมีน้อย
เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของความไร้น้ำหนัก เราสามารถพิจารณาเครื่องบินที่บินไปตามวิถีวิถีขีปนาวุธ สิ่งเหล่านี้ใช้เพื่อฝึกนักบินอวกาศในรัสเซียและสหรัฐอเมริกา ในห้องนักบิน น้ำหนักจะถูกแขวนไว้บนเกลียว ซึ่งมักจะดึงด้ายลงมา (หากเครื่องบินหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง) เมื่อด้ายที่ลูกแขวนอยู่ไม่ยืดออก จะเกิดสภาวะไร้น้ำหนัก ดังนั้น นักบินจึงต้องควบคุมเครื่องบินเพื่อให้บอลลูนลอยอยู่ในอากาศ และด้ายไม่ตึง เพื่อให้บรรลุผลนี้ เครื่องบินต้องมีอัตราเร่งลงคงที่ g ดังนั้น เราสามารถพูดได้ว่าเครื่องบิน "ตกลง" พร้อมกับลูกบอล ด้าย นักบิน และนักบินอวกาศ
[แก้ไข]
น้ำหนักและการรับรู้
ความไร้น้ำหนักเป็นสภาวะของร่างกายเมื่ออยู่ภายใต้การกระทำของกองกำลังมวลเท่านั้น ตัวอย่างเช่นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น การเคลื่อนไหวภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียวเรียกอีกอย่างว่าการตกอย่างอิสระ
หากนอกเหนือไปจากแรงของร่างกาย แรงพื้นผิวกระทำต่อร่างกาย เช่น ปฏิกิริยาสนับสนุน จะเกิดสภาวะของน้ำหนักขึ้น
น้ำหนักตัวเป็นแรงที่ร่างกายทำหน้าที่รองรับหรือระงับ
สิ่งที่คนมองว่ามีน้ำหนักเป็นเพียงผลที่ตามมาของผลกระทบต่อร่างกายของพวกเขาจากปฏิกิริยาของการสนับสนุนหรือสิ่งแวดล้อม
แรงที่กระทำต่อส่วนต่างๆ ของร่างกายที่อยู่บนโลกนั้นไม่เหมือนกัน หากเราแบ่งร่างกายออกเป็นชั้นตามเงื่อนไข เราก็สามารถจินตนาการได้ว่า นอกจากปฏิกิริยาของตัวรองรับที่อยู่ข้างใต้แล้ว แต่ละชั้นจะได้รับผลกระทบจากแรงกดจากชั้นที่อยู่ด้านบนด้วย คนรู้สึกกดดันต่างกันเช่นน้ำหนัก
ร่างกายที่วางอยู่ในภาชนะที่ปิดสนิทจะสัมผัสได้ถึงสภาวะไร้น้ำหนักระหว่างการทดลองด้วยการตกอย่างอิสระ (เช่น ตกลงมาจากหอคอยสูง) สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะความเร่งของภาชนะ อากาศที่บรรจุอยู่ภายใน และส่วนต่าง ๆ ของร่างกายเองที่เกิดจากการกระทำของแรงโน้มถ่วงเหมือนกัน ปฏิกิริยารองรับและการไล่ระดับความดันจะหายไป (ในกรณีของอิสระ การตกของร่างกายนอกภาชนะนี้ไม่เป็นความจริงทั้งหมดยกเว้นแรงโน้มถ่วงที่อยู่บนนั้นยังมีปฏิกิริยาของสภาพแวดล้อมภายนอก - แรงต้านทานของอากาศ)

น้ำหนักเป็นแรงที่ร่างกายกระทำต่อพื้นผิว ส่วนรองรับ หรือระบบกันสะเทือน มีน้ำหนักเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก ตัวเลขน้ำหนักเท่ากับแรงโน้มถ่วง แต่ส่วนหลังถูกนำไปใช้กับจุดศูนย์กลางมวลของร่างกาย ในขณะที่น้ำหนักถูกนำไปใช้กับส่วนรองรับ

ความไร้น้ำหนัก - น้ำหนักเป็นศูนย์ สามารถเกิดขึ้นได้หากไม่มีแรงโน้มถ่วง นั่นคือ ร่างกายอยู่ห่างจากวัตถุขนาดใหญ่ที่สามารถดึงดูดมันได้เพียงพอ

สถานีอวกาศนานาชาติอยู่ห่างจากโลก 350 กม. ในระยะนี้ ความเร่งโน้มถ่วง (g) เท่ากับ 8.8 m/s2 ซึ่งน้อยกว่าบนพื้นผิวโลกเพียง 10%

ในทางปฏิบัติ คุณไม่ค่อยเห็น - แรงโน้มถ่วงมีอยู่เสมอ นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติยังคงได้รับผลกระทบจากโลก แต่มีภาวะไร้น้ำหนักอยู่ที่นั่น

อีกกรณีหนึ่งของภาวะไร้น้ำหนักเกิดขึ้นหากแรงโน้มถ่วงถูกชดเชยด้วยแรงอื่น ตัวอย่างเช่น ISS อยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง ซึ่งลดลงเล็กน้อยเนื่องจากระยะทาง แต่สถานีเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมด้วยความเร็วจักรวาลแรกและแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางจะชดเชยแรงโน้มถ่วง

ไร้น้ำหนักบนโลก

ปรากฏการณ์ของความไร้น้ำหนักก็เกิดขึ้นได้เช่นกันบนโลก ภายใต้อิทธิพลของการเร่งความเร็ว น้ำหนักของร่างกายจะลดลงและกลายเป็นลบได้ ตัวอย่างคลาสสิกที่นักฟิสิกส์ให้ไว้คือลิฟต์ที่ตกลงมา

หากลิฟต์เคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง แรงกดที่พื้นลิฟต์ ซึ่งจะทำให้น้ำหนักลดลง นอกจากนี้ หากอัตราเร่งเท่ากับความเร่งของการตกอย่างอิสระ นั่นคือ ลิฟต์ตกลงมา น้ำหนักของตัวรถจะกลายเป็นศูนย์

จะสังเกตน้ำหนักที่เป็นลบหากความเร่งของลิฟต์เกินความเร่งของการตกอย่างอิสระ - ร่างกายภายใน "เกาะ" กับเพดานของรถ

เอฟเฟกต์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการจำลองภาวะไร้น้ำหนักในการฝึกนักบินอวกาศ เครื่องบินที่ติดตั้งห้องฝึกอบรมสูงขึ้นมาก หลังจากนั้น มันจะพุ่งลงมาตามวิถีวิถีขีปนาวุธ อันที่จริง เครื่องจักรจะลดระดับที่พื้นผิวโลก เมื่อดำน้ำจากระยะ 11,000 เมตร คุณจะได้รับสภาวะไร้น้ำหนัก 40 วินาที ซึ่งใช้สำหรับการฝึก

มีความเข้าใจผิดที่ว่าร่างที่ซับซ้อนเช่น "Nesterov loop" เพื่อให้ได้มาซึ่งความไร้น้ำหนัก อันที่จริงแล้ว เครื่องบินโดยสารแบบอนุกรมที่ได้รับการดัดแปลงนั้นใช้สำหรับการฝึก ซึ่งไม่สามารถบังคับทิศทางที่ซับซ้อนได้

การแสดงออกทางกายภาพ

สูตรทางกายภาพสำหรับน้ำหนัก (P) ในระหว่างการเคลื่อนที่แบบเร่งของการรองรับไม่ว่าจะเป็นเสื้อท่อนบนหรือเครื่องบินดำน้ำมีดังนี้:

โดยที่ m คือน้ำหนักตัว
g คือความเร่งการตกอย่างอิสระ
a เป็นการเร่งความเร็วแนวรับ

เมื่อ g กับ a เท่ากัน P=0 นั่นคือ บรรลุสภาวะไร้น้ำหนัก

ไร้น้ำหนัก

นักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติ

การจุดเทียนบนโลก (ซ้าย) และสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ (ขวา)

ไร้น้ำหนัก- สถานะที่แรงปฏิสัมพันธ์ของร่างกายกับการรองรับ (น้ำหนักตัว) ที่เกิดขึ้นจากแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง การกระทำของมวลอื่น ๆ โดยเฉพาะแรงเฉื่อยที่เกิดจากการเคลื่อนที่แบบเร่งของร่างกายคือ ขาด. บางครั้งคุณสามารถได้ยินชื่ออื่นสำหรับเอฟเฟกต์นี้ - ไร้น้ำหนัก. ชื่อนี้ไม่ถูกต้องสำหรับเที่ยวบินใกล้โลก แรงโน้มถ่วง (แรงดึงดูด) ยังคงเหมือนเดิม แต่เมื่อบินในระยะทางไกลจากเทห์ฟากฟ้า เมื่ออิทธิพลโน้มถ่วงของพวกมันมีเพียงเล็กน้อย ความไร้น้ำหนักก็เกิดขึ้นจริง

เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของความไร้น้ำหนัก เราสามารถพิจารณาเครื่องบินที่บินไปตามวิถีวิถีขีปนาวุธ วิธีการดังกล่าวใช้เพื่อฝึกนักบินอวกาศในรัสเซียและสหรัฐอเมริกา ในห้องนักบิน น้ำหนักจะถูกแขวนไว้บนเกลียว ซึ่งมักจะดึงด้ายลงมา (หากเครื่องบินหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง) เมื่อด้ายที่ลูกแขวนอยู่ไม่ยืดออก จะเกิดสภาวะไร้น้ำหนัก ดังนั้น นักบินจึงต้องควบคุมเครื่องบินเพื่อให้บอลลูนลอยอยู่ในอากาศ และด้ายไม่ตึง เพื่อให้บรรลุผลนี้ เครื่องบินต้องมีอัตราเร่งลงคงที่ g กล่าวอีกนัยหนึ่งนักบินสร้างศูนย์ G. เป็นเวลานานสามารถสร้างโอเวอร์โหลดดังกล่าว (สูงสุด 40 วินาที) ได้โดยการใช้กลอุบายไม้ลอยพิเศษ (ซึ่งไม่มีชื่ออื่นนอกจาก "ความล้มเหลวในอากาศ") นักบินขอให้ลดระดับความสูงอย่างกะทันหันด้วยระดับความสูงมาตรฐานที่ 11,000 เมตรทำให้ต้องใช้เวลา 40 วินาทีในการ "ไร้น้ำหนัก" ภายในลำตัวเครื่องบินมีห้องสำหรับนักบินอวกาศในอนาคตซึ่งมีการเคลือบแบบอ่อนพิเศษบนผนังเพื่อหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บระหว่างการปีนและการตก บุคคลประสบความรู้สึกไร้น้ำหนักที่คล้ายกันเมื่อบินเที่ยวบินพลเรือนในระหว่างการลงจอด อย่างไรก็ตาม เพื่อความปลอดภัยในการบินและการบรรทุกของหนักในโครงสร้างเครื่องบิน การบินพลเรือนลดระดับความสูงด้วยการหมุนวงก้นหอยหลายครั้ง (จากระดับความสูงของเที่ยวบิน 11 กม. ถึงระดับความสูงประมาณ 1-2 กม.) เหล่านั้น. การสืบเชื้อสายเกิดขึ้นหลายครั้งในระหว่างที่ผู้โดยสารรู้สึกว่าเขาถูกยกขึ้นจากที่นั่งไม่กี่วินาที (ความรู้สึกเดียวกันคือความคุ้นเคยของผู้ขับขี่รถยนต์ที่คุ้นเคยกับรางที่วิ่งผ่านเนินเขาสูงชันเมื่อรถเริ่มเคลื่อนลงมาจากด้านบนสุด) อ้างว่าเครื่องบินทำไม้ลอยเช่น "Nesterov's loop" เพื่อสร้างการไร้น้ำหนักในระยะสั้นก็ไม่มีอะไรมากไปกว่า ตำนาน การฝึกอบรมดำเนินการในผู้โดยสารเชิงพาณิชย์ที่ดัดแปลงเล็กน้อยหรือยานพาหนะระดับสินค้า ซึ่งไม้ลอยและโหมดการบินที่คล้ายกันมีความสำคัญยิ่งยวด และสามารถนำไปสู่การทำลายยานพาหนะในอากาศหรือความล้มเหลวอย่างรวดเร็วของโครงสร้างรองรับ

คุณสมบัติของกิจกรรมของมนุษย์และการทำงานของเทคโนโลยีในสภาวะไร้น้ำหนัก

ภายใต้สภาวะไร้น้ำหนักบนยานอวกาศ กระบวนการทางกายภาพหลายอย่าง (การพาความร้อน การเผาไหม้ ฯลฯ) ดำเนินไปอย่างแตกต่างไปจากบนโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การไม่มีแรงโน้มถ่วงจำเป็นต้องมีการออกแบบพิเศษของระบบ เช่น ห้องอาบน้ำ ห้องส้วม ระบบทำความร้อนสำหรับอาหาร การระบายอากาศ ฯลฯ เพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของบริเวณที่หยุดนิ่งซึ่งคาร์บอนไดออกไซด์สามารถสะสม และเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผสมกันของอากาศอุ่นและเย็น ตัวอย่างเช่น ISS ได้ติดตั้งพัดลมจำนวนมาก การกินและดื่ม สุขอนามัยส่วนบุคคล การทำงานกับอุปกรณ์ และโดยทั่วไปแล้ว กิจกรรมในชีวิตประจำวันทั่วไปก็มีลักษณะเฉพาะของตัวเองเช่นกัน และต้องการให้นักบินอวกาศพัฒนานิสัยและทักษะที่จำเป็น

อิทธิพลของความไร้น้ำหนักถูกนำมาพิจารณาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ในการออกแบบเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวซึ่งได้รับการออกแบบให้ปล่อยในสภาวะไร้น้ำหนัก ส่วนประกอบเชื้อเพลิงเหลวในถังมีลักษณะเหมือนของเหลว (รูปทรงกลมของเหลว) ด้วยเหตุผลนี้ การจัดหาส่วนประกอบที่เป็นของเหลวจากถังน้ำมันไปยังท่อส่งเชื้อเพลิงอาจเป็นไปไม่ได้ เพื่อชดเชยผลกระทบนี้จึงใช้การออกแบบพิเศษของถัง (พร้อมตัวแยกก๊าซและของเหลว) รวมถึงขั้นตอนการชำระน้ำมันเชื้อเพลิงก่อนสตาร์ทเครื่องยนต์ ขั้นตอนดังกล่าวประกอบด้วยการเปิดเครื่องยนต์เสริมของเรือเพื่อเร่งความเร็ว การเร่งความเร็วเล็กน้อยที่เกิดขึ้นโดยพวกเขาทำให้เกิดเชื้อเพลิงเหลวที่ด้านล่างของถังจากตำแหน่งที่ระบบจ่ายเชื้อเพลิงนำเชื้อเพลิงเข้าสู่ท่อ

ผลกระทบของความไร้น้ำหนักต่อร่างกายมนุษย์

ระหว่างการเปลี่ยนแปลงจากสภาวะของแรงโน้มถ่วงของโลกไปสู่สภาวะไร้น้ำหนัก (ก่อนอื่น เมื่อยานอวกาศเข้าสู่วงโคจร) นักบินอวกาศส่วนใหญ่ประสบกับปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่ากลุ่มอาการการปรับตัวในอวกาศ

เมื่อบุคคลอยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน (หลายสัปดาห์หรือมากกว่า) การไม่มีแรงโน้มถ่วงเริ่มทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในร่างกายที่มีลักษณะเชิงลบ

ผลที่ตามมาประการแรกและชัดเจนที่สุดของภาวะไร้น้ำหนักคือการฝ่ออย่างรวดเร็วของกล้ามเนื้อ: จริง ๆ แล้วกล้ามเนื้อถูกปิดจากกิจกรรมของมนุษย์ ส่งผลให้ลักษณะทางกายภาพทั้งหมดของร่างกายลดลง นอกจากนี้ ผลที่ตามมาจากกิจกรรมของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อที่ลดลงอย่างรวดเร็วคือการลดการบริโภคออกซิเจนของร่างกาย และเนื่องจากผลของเฮโมโกลบินที่มากเกินไป กิจกรรมของไขกระดูกที่สังเคราะห์มัน (เฮโมโกลบิน) อาจลดลง

นอกจากนี้ยังมีเหตุผลที่เชื่อได้ว่าการจำกัดการเคลื่อนไหวจะขัดขวางเมแทบอลิซึมของฟอสฟอรัสในกระดูก ซึ่งจะทำให้ความแข็งแรงลดลง

น้ำหนักและแรงโน้มถ่วง

บ่อยครั้ง การหายตัวไปของน้ำหนักมักสับสนกับการหายตัวไปของแรงดึงดูด นี่ไม่เป็นความจริง. ตัวอย่างคือสถานการณ์บนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ที่ระดับความสูง 350 กิโลเมตร (ความสูงของสถานี) ความเร่งของแรงโน้มถ่วงคือ 8.8 / ² ซึ่งน้อยกว่าบนพื้นผิวโลกเพียง 10% สถานะของความไร้น้ำหนักบน ISS ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจาก "ขาดแรงโน้มถ่วง" แต่เนื่องจากการเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมด้วยความเร็วจักรวาลแรกนั่นคือนักบินอวกาศ "ล้มไปข้างหน้า" ด้วยความเร็วอย่างต่อเนื่อง 7.9 กม. / วินาที

ไร้น้ำหนักบนโลก

บนโลกเพื่อวัตถุประสงค์ในการทดลอง สภาวะไร้น้ำหนักในระยะสั้น (สูงสุด 40 วินาที) ถูกสร้างขึ้นเมื่อเครื่องบินบินไปตามเส้นพาราโบลา (และอันที่จริงแล้ว - ขีปนาวุธ นั่นคือสภาวะที่เครื่องบินจะบินภายใต้อิทธิพลของ แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว วิถีนี้เป็นพาราโบลาก็ต่อเมื่อมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเพียงเล็กน้อย สำหรับดาวเทียม มันคือวงรี วงกลม หรือไฮเปอร์โบลา) วิถี สภาวะไร้น้ำหนักสามารถสัมผัสได้ในช่วงเริ่มต้นของการตกอย่างอิสระของร่างกายในชั้นบรรยากาศ เมื่อแรงต้านของอากาศยังมีน้อย

ลิงค์

• พจนานุกรมดาราศาสตร์ Sanko N.F.
• วิดีโอพาราโบลาไร้น้ำหนักโดย Roscosmos TV studio

หมายเหตุ

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010 .

คำพ้องความหมาย:

ดูว่า "ความไร้น้ำหนัก" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

ไร้น้ำหนัก… พจนานุกรมการสะกดคำ

ความสว่าง, ความเป็นตัวตน, ความอ่อนแอ, ความไร้น้ำหนัก, ความไม่สำคัญ, ความโปร่งสบาย พจนานุกรมคำพ้องความหมายภาษารัสเซีย ไร้น้ำหนักดูความเบา 1 พจนานุกรมคำพ้องความหมายของภาษารัสเซีย คู่มือปฏิบัติ ม.: ภาษารัสเซีย. ซี อี อเล็กซานโดรวา ... พจนานุกรมคำพ้องความหมาย

สถานะที่แรงภายนอกที่กระทำต่อร่างกายไม่ทำให้เกิดแรงกดดันซึ่งกันและกันของอนุภาคที่มีต่อกันและกัน ในสนามโน้มถ่วงของโลก ร่างกายมนุษย์รับรู้แรงกดดันดังกล่าวเป็นความรู้สึกของน้ำหนัก ความไร้น้ำหนักเกิดขึ้นเมื่อ ... ... พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

สารานุกรมสมัยใหม่

WEIGHTLESSNESS สภาวะที่สัมผัสได้จากวัตถุซึ่งไม่ปรากฏผลของน้ำหนัก การไร้น้ำหนักสามารถสัมผัสได้ในอวกาศหรือในช่วงตกอย่างอิสระ แม้ว่าจะมีแรงดึงดูดของวัตถุที่ "มีน้ำหนัก" ก็ตาม นักบินอวกาศ ...... พจนานุกรมสารานุกรมวิทยาศาสตร์และเทคนิค

สถานะของวัตถุที่เคลื่อนที่ในสนามโน้มถ่วง นอกจากนี้ แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุหรือการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้นไม่ทำให้เกิดแรงกดดันระหว่างวัตถุต่อกัน หากวัตถุหยุดนิ่งในสนามโน้มถ่วงของโลกบนระนาบแนวนอน ... ... สารานุกรมทางกายภาพ

ไร้น้ำหนัก- ไร้น้ำหนัก สถานะที่แรงภายนอกที่กระทำต่อร่างกายไม่ทำให้เกิดแรงกดดันซึ่งกันและกันของอนุภาคที่มีต่อกันและกัน ความไร้น้ำหนักเกิดขึ้นเมื่อร่างกายเคลื่อนไหวอย่างอิสระในสนามโน้มถ่วง (เช่น ระหว่างการตกในแนวดิ่ง การเคลื่อนที่ไปตาม ... ... พจนานุกรมสารานุกรมภาพประกอบ