Ek wil alles weet

Gewigloosheid

Pin
Send
Share
Send


gewigloosheid is die ervaring (deur mense en voorwerpe) tydens vryval, sonder om 'n duidelike gewig te hê. Hierdie toestand staan ​​ook bekend as micro gravity. Gewigloosheid in gewone ruimtetuie is nie die gevolg van 'n groter afstand van die aarde nie; die versnelling as gevolg van swaartekrag op 'n hoogte van 100 km is slegs drie persent minder as op die aarde se oppervlak. Gewigloosheid beteken 'n nul g-krag of geen oënskynlike gewig nie; versnelling is slegs as gevolg van swaartekrag, in teenstelling met die gevalle waar ander kragte inwerk, insluitend:

  • op die grond staan, in 'n stoel op die grond sit, ens. (swaartekrag word teengewerk deur die reaksiekrag van die grond)
  • vlieg in 'n vliegtuig (swaartekrag word teengewerk deur die hysbak wat die vlerke bied) - kyk hieronder vir spesiale trajekte wat 'n uitsondering vorm
  • atmosferiese hertoetrede, op 'n valskerm beland: atmosferiese sleep vertraag die voertuig
  • tydens 'n wentelbaanmaneuver in 'n ruimtetuig: die vuurpyl sorg vir stoot

Die verskil is dat swaartekrag direk op 'n persoon en ander massas inwerk, net soos op die voertuig, terwyl kragte soos atmosfeerversleep en eerstens op die voertuig inwerk en deur die voertuig op die persoon. In die eerste geval word die persoon en die voertuigvloer nie na mekaar toe gedruk nie, maar in die ander gevalle.

Oorsig

Wat mense as gewig ervaar, is nie eintlik die krag as gevolg van swaartekrag nie, hoewel dit die tegniese definisie van gewig is. Wat ons as gewig voel, is eintlik die normale reaksiekrag van die grond (of watter oppervlak ons ​​ook al in kontak is) wat opwaarts teen ons druk om die krag as gevolg van swaartekrag teen te werk, dit is die oënskynlike gewig.

Byvoorbeeld, 'n houtblok in 'n houer in vryval ondervind gewigloosheid. Dit is omdat daar geen reaksie op die houtblok se gewig vanaf die houer is nie, omdat dit met dieselfde versnelling afgetrek word. Die versnelling van die houer is gelyk aan die versnelling van die blok, wat gelyk is aan die versnelling wat deur swaartekrag veroorsaak word. As die houer op die grond rus, is die krag op elke blok egter nie eenvormig nie. Omdat die blok nie versnel nie, is daar ook 'n krag opwaarts wat ontstaan ​​omdat die blok 'n vaste stof is. Elke horisontale dwarssnit van die blok ervaar nie net die krag as gevolg van die swaartekrag daarop nie, maar ook die gewig van die deel van die blok wat daarbo is. 'N Deel van die gewigsgevoel ervaar dan eintlik 'n drukgradiënt ('n verandering in hoeveelheid per eenheidsafstand in 'n gegewe rigting) binne u eie liggaam.

Daar is 'n ander aspek van die gevoel van gewig waarvoor 'n drukgradiënt nie rekenskap gee nie, waarvan 'n voorbeeld is hoe ons arms na onder getrek word ten opsigte van ons liggaam. Hierdie effek spruit uit die feit dat iets wat hang, nie direk ondersteun word deur 'n druk van die grond af nie. In werklikheid is die effek amper presies die teenoorgestelde van 'n drukgradiënt, dit is 'n spanningsgradiënt. Dit kom voor omdat elke dwarssnit van 'n hangende voorwerp, byvoorbeeld 'n tou, die gewig van elke stuk onder dit moet dra.

Kortom, gewigloosheid het dus niks te doen met die vraag of ons onder die invloed van 'n gravitasiekrag is nie, maar dit het te doen met die vraag of daar kraggradiënte oor ons liggaam is. In vryval het 'n mens geen gewig nie, omdat alle dele van die menslike voorwerp eenvormig versnel (as daar aanvaar word dat daar geen getyskragte is nie).

Micro Gravity

Kersvlam onder wentelbane. NASA-beeld.

Die term mikrogravitasie word ook gebruik omdat gewigloosheid in, b.v. 'n ruimteschip, of 'n ander houer is nie perfek nie. Oorsake in die wentelbaan van die aarde sluit in:

  • Swaartekrag neem een ​​dpm af vir elke drie meter verhoogde hoogte. Voorwerpe wat nie punte is nie, sal 'n verskil in hul verskillende dele hê. (Dit is eintlik die getyskrag).
  • In 'n ruimteskip in 'n wentelbaan is die sentripetale krag hoër aan die bokant. (Dit is ook die getyskrag).
  • Voorwerpe wat alleen gelaat word, sal "val" na die digste deel van die ruimtetuig. As hulle uiteindelik aan die ruimtetuig raak, sal hulle ophou beweeg en gewig voel.
  • Alhoewel baie dun, is daar lug op die vlak van die wentelbaan, wat vertraging as gevolg van wrywing veroorsaak. Dit word gesien as 'gewig' in die rigting van beweging.
  • Aan hulself is verskillende dele van 'n voertuig weerskante van sy baanvlak in hul eie baanvliegtuie. In die verwysingsraamwerk van die voertuig stoot dit voorwerpe na binne na die baanvlak van die voertuig as geheel.

Die mikro-swaartekragsimbool, mg, is op die teken van die Space Shuttle-vlug STS-107 gebruik, omdat hierdie vlug aan mikrogravitasienavorsing gewy is (sien foto in daardie artikel).

Verminderde swaartekragvliegtuie

NASA se KC-135 het swaartekragvliegtuie verminder

NASA se KC-135 Reduced Gravity Aircraft is gebaseer in Lyndon B. Johnson Space Center en word hartlik die 'braak komeet' genoem. Dit is 'n vliegtuig wat NASA in ses kilometer lange paraboliese boë vlieg, eers in hoogte klim en dan val, op so 'n manier dat die vlugpaadjie en -snelheid ooreenstem met dié van 'n voorwerp sonder aandrywing en geen lugwrywing ervaar nie. Dit word bewerkstellig deur aandrywing en stuur so dat lugwrywing vergoed word en niks anders nie. Die resultaat is dat mense binne nie gedruk word na die onderkant of na enige ander kant van die vliegtuig nie, dit wil sê dat hulle tydelik gewigloos is, elke keer vir 'n periode van 25 sekondes. Een vlug duur gewoonlik ongeveer twee uur, waarin 40 parabolas gevlieg word.

NASA se Microgravity University Reduced Gravity Flight Opportunity-plan stel spanne van kollege-voorgraadse studente in staat om 'n voorstel vir mikrogravitasie-eksperiment in te dien. As hulle gekies word, ontwerp en implementeer die spanne hul eksperiment, en studente word uitgenooi om op die NASA se McDonnell Douglas C-9 te vlieg (die onlangse plaasvervanger vir die KC-135). Die vliegtuig vlieg volgens die patroon hierbo beskryf, sodat die eksperiment ongeveer 20 tot 25 sekondes het om sy funksie in mikrogravitasie te verrig.

Die eerste ESA-nul-G-vlugte is in 1984 gevlieg met behulp van 'n NASA KC-135-vliegtuig in Houston, Texas.

Zero Gravity Corporation

Die Zero Gravity Corporation bedryf 'n aangepaste Boeing 727 wat paraboliese boë vlieg soortgelyk aan dié van NASA se Reduced Gravity Aircraft. Vlugte kan vir toerisme- sowel as navorsingsdoeleindes aangekoop word.

Europese ruimteagentskap A-300 Zero-G

Die Europese Ruimte-agentskap vlieg paraboliese vlugte op 'n spesiaal aangepaste Airbus A-300-vliegtuig om mikro-swaartekrag te ondersoek. Die ESA vlieg veldtogte van drie vlugte opeenvolgende dae, met elke vlug ongeveer 30 parabolas, vir 'n totaal van ongeveer tien minute gewigloosheid per vlug. Die ESA-veldtogte word tans vanaf Bordeaux-Mérignac-lughawe in Frankryk bedryf deur die maatskappy Novespace, terwyl die vliegtuig deur die Centre d'essais en Vol (CEV - Franse toetsvlugsentrum) bedryf word. Vanaf Maart 2006 het die ESA 43 veldtogte gevoer. Ander vliegtuie wat dit gebruik het, sluit die Russiese Ilyushin Il-76 MDK en Franse Caravelle in.123

Grondgebaseerde gereduseerde gravitasie-geriewe

Grondgebaseerde fasiliteite wat toestande vir vermindering van die gravitasie vir navorsingsdoeleindes lewer, word tipies druppelbuise of val torings genoem.

NASA fasiliteite

NASA se Zero-G-navorsingsfasiliteit, geleë in die Glenn-navorsingsentrum in Cleveland, Ohio, is 'n 145-meter vertikale as, grotendeels onder die grond, met 'n integrale vakuumvalkamer, waarin 'n eksperimentvoertuig 'n vrye val vir 'n duur van 5,18 sekondes, val op 'n afstand van 132 meter. Die eksperimentvoertuig word in ongeveer 4,5 meter korrels uitgebreide polistireen gestop en ondervind 'n piekvertraging van 65 g.

By NASA is Glenn ook die 2.2 Second Drop Tower wat ongeveer 24 meter lank is.

NASA se Marshall Space Flight Centre huisves nog 'n druppelbuisfasiliteit wat 105 meter lank is en 'n vryval van 4,6 sekondes onder byna vakuum toestande bied.

Mense kan nie hierdie swaartekens gebruik nie, want die vertraging wat die druppelkamer ervaar, sal waarskynlik iemand wat dit gebruik doodmaak of ernstig beseer; 20g is ongeveer die hoogste vertraging wat 'n geskikte en gesonde mens oombliklik kan weerstaan ​​sonder om permanente beserings op te doen.

Ander fasiliteite wêreldwyd

  • Micro-Gravity Laboratory of Japan (MGLAB) - vrye val van 4,5 s
  • Eksperimentele druppelbuis van die metallurgie-afdeling van Grenoble - 3,1 s vryval

Neutrale dryfvermoë

Gewigloosheid kan ook gesimuleer word met die gebruik van neutrale drijfvermoë, waarin menslike onderdane en toerusting in 'n wateromgewing geplaas en gewig of boei word totdat dit op hul plek hang. NASA gebruik neutrale drijfvermoë om voor te berei op EVA's (ekstra voertuigaktiwiteit) by sy neutrale opwekkingslaboratorium.

Gewigloosheid in 'n ruimteskip

Astronaut Marsha Ivins demonstreer die effek van gewigloosheid op lang hare tydens STS-98

Lang periodes van gewigloosheid kom voor in 'n ruimteskip buite die atmosfeer van 'n planeet, mits geen aandrywing toegepas word nie en die skip nie draai nie. Dit is die geval wanneer daar om die aarde wentel (behalwe as vuurpyle vuur vir wentelbane), maar nie tydens atmosferiese heringang nie. Gewigloosheid kom nie voor in 'n raketskip wat versnel deur die vuurpyle af te vuur nie. Selfs as die vuurpyl eenvormig versnel, word die krag op die agterkant van die vuurpyl uitgeoefen deur die gas wat ontsnap en word die krag deur die druk of spanning deur die hele skip oorgedra, wat gewigloosheid belemmer.

Gewigloosheid in 'n ruimteskip of ruimtestasie word bereik deur vryval. Die skip en alle dinge daarin val eintlik na die aarde se oppervlak, maar die wentelsnelheid is so groot, gewoonlik vyf myl per sekonde, dat die aarde van jou af krom voordat jy die atmosfeer kan binnekom. Die erns daarvan trek jou egter steeds aan en die resultaat is 'n oënskynlike toestand van ewige vryval.

Gewigloosheid in die middel van 'n planeet

In die middel van 'n planeet sou 'n persoon gewigloos voel omdat die trek van die omringende massa van die planeet sou kanselleer. Meer in die algemeen is die gravitasiekrag nul oral binne 'n hol sferies-simmetriese planeet, deur die dopstelling.

Gesondheidseffekte

Na die totstandkoming van wentelstasies wat deur mense bewoon kan word, is aangetoon dat die blootstelling aan gewigloosheid 'n nadelige uitwerking op die gesondheid het. Mense is goed aangepas by die fisiese toestande op die aarde. As gewigloos is, begin sekere fisiologiese stelsels verander en kan tydelike en langtermyn gesondheidskwessies voorkom.

Die algemeenste aanvanklike toestand wat mense na die eerste paar uur van gewigloosheid ervaar, is algemeen bekend as ruimtesiekte. Die simptome sluit in algemene gemoedsrus, naarheid, vertigo, hoofpyn, lusteloosheid, braking, en 'n algemene ongemak. Die eerste saak is in 1961 deur die kosmonaut Gherman Titov gerapporteer. Sedertdien het ongeveer 45 persent van alle mense wat vry onder swaartekrag verkeer, ook onder hierdie toestand gely. Die duur van die ruimtesiekte wissel, maar dit het in geen geval langer as 72 uur geduur nie. Teen daardie tyd het die ruimtevaarders gewoond geraak aan die nuwe omgewing.

Die belangrikste nadelige gevolge van langtermyn gewigloosheid is spieratrofie en agteruitgang van die skelet; hierdie effekte kan tot 'n minimum beperk word deur 'n oefenprogram. Ander noemenswaardige gevolge is vloeistofherverdeling, 'n verlangsaming van die kardiovaskulêre stelsel, verminderde produksie van rooibloedselle, balansstoornisse en 'n verswakking van die immuunstelsel. Kleiner simptome sluit in verlies aan liggaamsmassa, neusopeenhoping, slaapstoornis, oormatige winderigheid en pofferigheid van die gesig. Hierdie effekte is omkeerbaar met terugkeer na die aarde.

Baie van die toestande wat veroorsaak word deur blootstelling aan gewigloosheid, is soortgelyk aan dié van veroudering. Wetenskaplikes meen dat studies oor die nadelige gevolge van gewigloosheid mediese voordele kan inhou, soos 'n moontlike behandeling vir osteoporose en verbeterde mediese sorg vir bejaardes en bejaardes.

Notas

  1. ↑ Europese Ruimte-agentskap. A300 Zero-G. ESA Human Spaceflight-webwerf. Op 16 Februarie 2008 herwin.
  2. ↑ Europese Ruimte-agentskap. Volgende camaign. ESA Human Spaceflight-webwerf. Op 16 Februarie 2008 herwin.
  3. ↑ Europese Ruimte-agentskap. Veldtogorganisasie. ESA Human Spaceflight-webwerf. Op 16 Februarie 2008 herwin.

Verwysings

  • Howstuffworks.com. 2006. Hoe gewigloosheid werk HowStuffWorks, Inc. Onttrek 16 Februarie 2008.
  • Henderson, Tom. 2004. Gewigloosheid in Orbit The Physics Classroom. Op 16 Februarie 2008 herwin.
  • 1999. Swaartekrag skep gewigloosheid? Wetenskap Joy Wagon. Op 16 Februarie 2008 herwin.
  • 2002. Gewigloosheid en meer ... Leer hoe om in die ruimte te oorleef! MedicineNet, Inc. Onttrek 16 Februarie 2008.
  • Graveline, Duane. 2005. gewigloosheid Spacedoc.net. Op 16 Februarie 2008 herwin.

Eksterne skakels

Alle skakels is op 9 Augustus 2013 opgespoor.

  • Zero-G Research Facility 'n NASA-fasiliteit vir grondgebaseerde mikrogravitasienavorsing.
  • NASA Microgravity University 'n NASA-studenteprogram wat spanne van universiteitstudente in staat stel om 'n mikrogravitasie-eksperiment te beplan en aan boord van die NASA se C-9 Die vervangende vliegtuig vir die KC-135 te vlieg.

Pin
Send
Share
Send