Τι είναι αυτό - έλλειψη βαρύτητας; Παρουσίαση με θέμα "φυσική έλλειψης βαρύτητας" Μήνυμα για το θέμα έλλειψη βαρύτητας

Βάρος ως η δύναμη με την οποία δρα οποιοδήποτε σώμα σε μια επιφάνεια, στήριγμα ή ανάρτηση. Το βάρος προκύπτει λόγω της βαρυτικής έλξης της Γης. Αριθμητικά, το βάρος είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας, αλλά η τελευταία εφαρμόζεται στο κέντρο μάζας του σώματος, ενώ το βάρος εφαρμόζεται στο στήριγμα.

Η έλλειψη βαρύτητας - μηδενικό βάρος, μπορεί να συμβεί εάν δεν υπάρχει βαρυτική δύναμη, δηλαδή το σώμα είναι αρκετά μακριά από ογκώδη αντικείμενα που μπορούν να το προσελκύσουν.

Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός βρίσκεται 350 χιλιόμετρα από τη Γη. Σε αυτή την απόσταση, η επιτάχυνση της βαρύτητας (g) είναι 8,8 m/s2, που είναι μόνο 10% μικρότερη από ό,τι στην επιφάνεια του πλανήτη.

Αυτό σπάνια παρατηρείται στην πράξη - η βαρυτική επιρροή υπάρχει πάντα. Οι αστροναύτες στον ISS εξακολουθούν να επηρεάζονται από τη Γη, αλλά υπάρχει έλλειψη βαρύτητας εκεί.

Μια άλλη περίπτωση έλλειψης βαρύτητας εμφανίζεται όταν η βαρύτητα αντισταθμίζεται από άλλες δυνάμεις. Για παράδειγμα, ο ISS υπόκειται στη βαρύτητα, ελαφρώς μειωμένος λόγω της απόστασης, αλλά ο σταθμός κινείται επίσης σε κυκλική τροχιά με ταχύτητα διαφυγής και η φυγόκεντρος δύναμη αντισταθμίζει τη βαρύτητα.

Η έλλειψη βαρύτητας στη Γη

Το φαινόμενο της έλλειψης βαρύτητας είναι επίσης πιθανό στη Γη. Υπό την επίδραση της επιτάχυνσης, το σωματικό βάρος μπορεί να μειωθεί ή ακόμη και να γίνει αρνητικό. Το κλασικό παράδειγμα που δίνουν οι φυσικοί είναι ένα ασανσέρ που πέφτει.

Εάν ο ανελκυστήρας κινείται προς τα κάτω με επιτάχυνση, τότε η πίεση στο δάπεδο του ανελκυστήρα, άρα και το βάρος, θα μειωθεί. Επιπλέον, εάν η επιτάχυνση είναι ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας, δηλαδή ο ανελκυστήρας πέσει, το βάρος των σωμάτων θα γίνει μηδέν.

Αρνητικό βάρος παρατηρείται εάν η επιτάχυνση της κίνησης του ανελκυστήρα υπερβαίνει την επιτάχυνση της βαρύτητας - τα σώματα μέσα θα «κολλήσουν» στην οροφή της καμπίνας.

Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται ευρέως για την προσομοίωση της έλλειψης βαρύτητας στην εκπαίδευση αστροναυτών. Το αεροσκάφος, εξοπλισμένο με θάλαμο εκπαίδευσης, ανεβαίνει σε σημαντικό ύψος. Μετά από αυτό καταδύεται κατά μήκος μιας βαλλιστικής τροχιάς, στην πραγματικότητα, η μηχανή ισοπεδώνεται στην επιφάνεια της γης. Όταν καταδύεστε από 11 χιλιάδες μέτρα, μπορείτε να έχετε 40 δευτερόλεπτα έλλειψης βαρύτητας, η οποία χρησιμοποιείται για προπόνηση.

Υπάρχει μια εσφαλμένη αντίληψη ότι τέτοιοι άνθρωποι εκτελούν σύνθετες φιγούρες, όπως ο «βρόχος Nesterov», για να επιτύχουν έλλειψη βαρύτητας. Μάλιστα, για εκπαίδευση χρησιμοποιούνται τροποποιημένα επιβατικά αεροσκάφη παραγωγής, τα οποία δεν είναι σε θέση να κάνουν πολύπλοκους ελιγμούς.

Φυσική Έκφραση

Ο φυσικός τύπος για το βάρος (P) κατά τη διάρκεια της επιταχυνόμενης κίνησης ενός υποστηρίγματος, είτε πρόκειται για πτώμα είτε για καταδυτικό αεροσκάφος, έχει ως εξής:

όπου m είναι η μάζα σώματος,
ζ – επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης,
α είναι η επιτάχυνση της υποστήριξης.

Όταν g και a είναι ίσα, επιτυγχάνεται P=0, δηλαδή έλλειψη βαρύτητας.

Ζούμε σε μια εποχή που οι πτήσεις διαστημικών σκαφών γύρω από τη Γη, τη Σελήνη και σε άλλους πλανήτες του ηλιακού συστήματος δεν προκαλούν πλέον έκπληξη. Γνωρίζουμε ότι κατά τη διάρκεια της πτήσης, οι αστροναύτες και όλα τα αντικείμενα στα διαστημόπλοια βρίσκονται σε μια ειδική κατάσταση που ονομάζεται κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Τι είδους κατάσταση είναι αυτή και μπορεί να παρατηρηθεί στη Γη; Η έλλειψη βαρύτητας είναι ένα πολύπλοκο φυσικό φαινόμενο. Για να το καταλάβετε, πρέπει να θυμηθείτε κάτι από το μάθημα της φυσικής.

Άρα, με το βάρος ενός σώματος εννοούμε τη δύναμη με την οποία το σώμα, λόγω έλξης προς τη Γη, πιέζει το στήριγμα.

Φανταστείτε ότι το στήριγμα και το σώμα πέφτουν ελεύθερα. Άλλωστε, ένα στήριγμα είναι επίσης ένα σώμα στο οποίο δρα η βαρύτητα. Ποιο θα είναι το βάρος του σώματος σε αυτή την περίπτωση: με ποια δύναμη θα ενεργήσει το σώμα στο στήριγμα;

Ας κάνουμε ένα πείραμα. Ας πάρουμε ένα μικρό σώμα και ας το κρεμάσουμε από ένα ελατήριο στερεωμένο σε ένα σταθερό στήριγμα. Υπό την επίδραση της βαρύτητας, το σώμα αρχίζει να κινείται προς τα κάτω, έτσι το ελατήριο τεντώνεται μέχρι να εμφανιστεί σε αυτό μια ελαστική δύναμη, η οποία εξισορροπεί τη δύναμη της βαρύτητας. Εάν κόψετε το νήμα που συγκρατεί το ελατήριο και το σώμα, το ελατήριο και το σώμα θα πέσουν. Μπορείτε να δείτε ότι κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου, η ένταση στο ελατήριο εξαφανίζεται και επανέρχεται στο αρχικό του μέγεθος.

Τι συμβαίνει; Όταν πέφτει ένα ελατήριο με κορμί, μένει άτεντο. Δηλαδή, το σώμα που πέφτει δεν ενεργεί στο ελατήριο που πέφτει μαζί του. Σε αυτή την περίπτωση, το βάρος του σώματος είναι μηδέν, αλλά το σώμα και το ελατήριο πέφτουν, πράγμα που σημαίνει ότι η δύναμη της βαρύτητας εξακολουθεί να δρα πάνω τους.

Με τον ίδιο τρόπο, εάν το σώμα και η βάση ή το στήριγμα πάνω στο οποίο βρίσκεται το σώμα πέσουν ελεύθερα, τότε το σώμα θα σταματήσει να ασκεί πίεση στη βάση ή στη βάση. Σε αυτή την περίπτωση, το σωματικό βάρος θα είναι ίσο με μηδέν.

Παρόμοια φαινόμενα παρατηρούνται σε διαστημόπλοια και δορυφόρους. Ο δορυφόρος που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, ο αστροναύτης και όλα τα σώματα που βρίσκονται μέσα στον δορυφόρο βρίσκονται σε συνεχή ελεύθερη πτώση (μοιάζουν να πέφτουν στη Γη). Ως αποτέλεσμα αυτού, τα σώματα δεν ασκούν πίεση στο στήριγμα κατά τη διάρκεια της πτώσης και δεν τεντώνουν το ελατήριο. Τέτοια σώματα λέγεται ότι βρίσκονται σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας («χωρίς βάρος», το βάρος είναι μηδέν).

Τα σώματα που δεν είναι ασφαλισμένα στο διαστημόπλοιο «επιπλέουν» ελεύθερα. Το υγρό που χύνεται σε ένα δοχείο δεν πιέζει τον πυθμένα και τα τοιχώματα του δοχείου, επομένως δεν ρέει έξω από την οπή του δοχείου. Τα εκκρεμή ρολογιού ακουμπούν σε οποιαδήποτε θέση αφήνονται. Ο αστροναύτης δεν χρειάζεται καμία προσπάθεια για να κρατήσει το χέρι ή το πόδι του σε εκτεταμένη θέση. Η ιδέα του για το πού είναι πάνω και πού είναι κάτω εξαφανίζεται. Εάν δώσετε ταχύτητα αμαξώματος σε σχέση με την καμπίνα του δορυφόρου, τότε θα κινείται ευθύγραμμα και ομοιόμορφα μέχρι να συγκρουστεί με άλλα σώματα.

blog.site, κατά την πλήρη ή μερική αντιγραφή υλικού, απαιτείται σύνδεσμος στην αρχική πηγή.

« Φυσική - 10η τάξη"

Θυμηθείτε τον ορισμό της βαρύτητας. Θα μπορούσε να εξαφανιστεί;

Όπως γνωρίζουμε, η βαρύτητα είναι η δύναμη με την οποία η Γη έλκει ένα σώμα που βρίσκεται στην επιφάνειά της ή κοντά σε αυτήν την επιφάνεια.

Σωματικό βάροςονομάζεται η δύναμη με την οποία το σώμα αυτό δρα σε οριζόντιο στήριγμα ή τεντώνει την ανάρτηση.

Το βάρος δεν είναι δύναμη κάποιας συγκεκριμένης φύσης. Αυτό το όνομα δίνεται σε μια ειδική περίπτωση εκδήλωσης ελαστικής δύναμης.

Το βάρος δρα απευθείας στο ελατήριο της ζυγαριάς και τεντώνει το ελατήριο. υπό την επίδραση αυτής της δύναμης περιστρέφεται ο ζυγός της μοχλικής ζυγαριάς.
Ας το εξηγήσουμε αυτό με ένα απλό παράδειγμα.

Αφήστε το σώμα Α να βρίσκεται σε ένα οριζόντιο στήριγμα Β (Εικ. 3.9), το οποίο μπορεί να χρησιμεύσει ως λεκάνη ζυγαριάς.
Συμβολίζουμε τη δύναμη της βαρύτητας με , και τη δύναμη της πίεσης του σώματος στο στήριγμα (βάρος) με 1.
Το μέτρο της δύναμης αντίδρασης του εδάφους είναι ίσο με το μέτρο βάρους 1 σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα.

Η δύναμη κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από το βάρος 1
Η δύναμη αντίδρασης του εδάφους εφαρμόζεται όχι στο στήριγμα αλλά στο σώμα που βρίσκεται σε αυτό.

Ενώ η δύναμη της βαρύτητας οφείλεται στην αλληλεπίδραση του σώματος με τη Γη, το βάρος 1 εμφανίζεται ως αποτέλεσμα μιας εντελώς διαφορετικής αλληλεπίδρασης - της αλληλεπίδρασης του σώματος Α και του υποστηρίγματος Β.
Επομένως, το βάρος έχει χαρακτηριστικά που το διακρίνουν σημαντικά από τη βαρύτητα.

Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του βάρους είναι ότι η αξία του εξαρτάται από την επιτάχυνση με την οποία κινείται το στήριγμα.

Όταν τα σώματα μεταφέρονται από τον πόλο στον ισημερινό, το βάρος τους αλλάζει, αφού λόγω της καθημερινής περιστροφής της Γης, η ζυγαριά με το σώμα έχει κεντρομόλο επιτάχυνση στον ισημερινό.
Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, για ένα σώμα που βρίσκεται στον ισημερινό, έχουμε

όπου N είναι η δύναμη αντίδρασης του εδάφους ίση με το σωματικό βάρος.

Στον πόλο, το βάρος του σώματος είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας. Προφανώς, στον πόλο το σωματικό βάρος είναι μεγαλύτερο από τον ισημερινό.

Ας επικεντρωθούμε σε μια πιο απλή περίπτωση.
Αφήστε το σώμα να βρίσκεται σε μια κλίμακα ελατηρίου σε έναν ανελκυστήρα που κινείται με επιτάχυνση.
Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα

Ας κατευθύνουμε τον άξονα συντεταγμένων OY του συστήματος αναφοράς που σχετίζεται με τη Γη κατακόρυφα προς τα κάτω.
Ας γράψουμε την εξίσωση κίνησης του σώματος σε προβολή σε αυτόν τον άξονα:

ma y = F y + N y.

Εάν η επιτάχυνση κατευθύνεται προς τα κάτω, τότε, εκφράζοντας τις προβολές των διανυσμάτων ως προς τις μονάδες τους, λαμβάνουμε ma = F - N. Αφού N = F 1, τότε ma = F - F 1.
Από εδώ είναι σαφές ότι μόνο στο a = 0 το βάρος είναι ίσο με τη δύναμη με την οποία το σώμα έλκεται από τη Γη (F 1 = F). Αν a ≠ 0, τότε F 1 = F - ma = m(g - a).

Το βάρος του σώματος εξαρτάται από την επιτάχυνση με την οποία κινείται το στήριγμα και η εμφάνιση αυτής της επιτάχυνσης ισοδυναμεί με αλλαγή στην επιτάχυνση της βαρύτητας.
Εάν, για παράδειγμα, ο ανελκυστήρας αναγκαστεί να πέσει ελεύθερα, δηλ. a = g, τότε F 1 = m(g - g) = 0, το σώμα βρίσκεται σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας.

Η έναρξη μιας κατάστασης έλλειψης βαρύτητας για τα σώματα σημαίνει ότι τα σώματα δεν πιέζουν το στήριγμα και, επομένως, δεν επηρεάζονται από τη δύναμη αντίδρασης του υποστηρίγματος· κινούνται μόνο υπό την επίδραση της δύναμης της βαρύτητας προς τη Γη.

Είναι η φύση της έλλειψης βαρύτητας η ίδια για τα σώματα σε έναν ανελκυστήρα και για τα σώματα σε έναν δορυφόρο;

Η μηχανική ουσία της έλλειψης βαρύτητας είναι ότι σε ένα πλαίσιο αναφοράς που κινείται σε σχέση με τη Γη με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης, εξαφανίζονται όλα τα φαινόμενα που προκαλούνται από τη βαρύτητα στη Γη.

Πολλές φορές έγιναν πειράματα στα οποία δημιουργήθηκε μια κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Για παράδειγμα, το αεροπλάνο επιταχύνει και, ξεκινώντας από μια συγκεκριμένη στιγμή, κινείται αυστηρά κατά μήκος μιας παραβολής, εκείνης που θα ήταν απουσία αέρα.

Ταυτόχρονα, παρατηρούνται ασυνήθιστα φαινόμενα στην καμπίνα: το εκκρεμές παγώνει σε θέση εκτροπής, το νερό που εκτοξεύεται από ένα ποτήρι κρέμεται στον αέρα ως μια μεγάλη σφαιρική σταγόνα και δίπλα του όλα τα άλλα αντικείμενα, ανεξάρτητα από τη μάζα και τη μάζα τους και σχήμα, παγώνει, σαν να αιωρείται σε αόρατες κλωστές.

Το ίδιο συμβαίνει και στην καμπίνα ενός διαστημικού σκάφους καθώς κινείται σε τροχιά.
Σε μεγάλα υψόμετρα πάνω από τη Γη δεν υπάρχει σχεδόν καθόλου αέρας, επομένως δεν χρειάζεται να αντισταθμιστεί η αντίστασή του με τους κινητήρες που λειτουργούν.
Και η πτήση δεν διαρκεί ένα λεπτό, αλλά πολλές μέρες.

Αρχική > Περίληψη

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΤΗΣ Ρ.Φ

ΔΗΜΟΤΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΛΥΚΕΙΟ Νο 4 πήρε το όνομά του από τον I.S. ΜαύροςΠΕΡΙΛΗΨΗ ΓΙΑ ΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΜΕ ΤΟ ΘΕΜΑ: ΑΒΑΡΟΣ

Οι εργασίες ολοκληρώθηκαν:

Μαθητής Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης Νο 4

10 «Β» τάξη Khlusova Αναστασία

Επόπτης:

Lebedeva Natalya Yurievna

Καθηγητής Φυσικής

Εισαγωγή
Κεφάλαιο 1. Σωματικό βάρος και έλλειψη βαρύτητας
1.1. Σωματικό βάρος
1.2. Βάρος σώματος που κινείται με επιτάχυνση
1.3. έλλειψη βαρύτητας
1.4. Αυτό είναι ενδιαφέρον
1.4.1. Φλόγα σε μηδενική βαρύτητα

Κεφάλαιο 2. Άνθρωπος και έλλειψη βαρύτητας

2.2. Λειτουργία σε μηδενική βαρύτητα
2.3. Εφαρμογή διαστημικών εξελίξεων στη Γη
συμπέρασμα
Βιβλιογραφία
Εφαρμογή

Εισαγωγή

Το φαινόμενο της έλλειψης βαρύτητας πάντα μου κέντριζε το ενδιαφέρον. Φυσικά, κάθε άτομο θέλει να πετάξει, και η έλλειψη βαρύτητας είναι κάτι κοντά στην κατάσταση πτήσης. Πριν ξεκινήσω την έρευνα, ήξερα μόνο ότι η έλλειψη βαρύτητας είναι μια κατάσταση που παρατηρείται στο διάστημα, σε ένα διαστημόπλοιο, στο οποίο πετούν όλα τα αντικείμενα και οι αστροναύτες δεν μπορούν να σταθούν στα πόδια τους, όπως στη Γη. Η έλλειψη βαρύτητας είναι περισσότερο πρόβλημα για την αστροναυτική παρά ένα ασυνήθιστο φαινόμενο. Κατά τη διάρκεια μιας πτήσης σε διαστημόπλοιο, μπορεί να προκύψουν προβλήματα υγείας και μετά την προσγείωση, οι αστροναύτες πρέπει να διδαχθούν να περπατούν και να στέκονται ξανά. Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τι είναι η έλλειψη βαρύτητας και πώς επηρεάζει την ευημερία των ανθρώπων που ταξιδεύουν στο διάστημα. Ως αποτέλεσμα, είναι απαραίτητο να λυθεί αυτό το πρόβλημα με τη δημιουργία προγραμμάτων για τη μείωση του κινδύνου των αρνητικών επιπτώσεων της έλλειψης βαρύτητας στον οργανισμό. Ο σκοπός της δουλειάς μου είναι να δώσω την έννοια της έλλειψης βαρύτητας σε μια περίπλοκη μορφή (δηλαδή, να την εξετάσω από διαφορετικές πλευρές), να σημειώσω τη συνάφεια αυτής της έννοιας όχι μόνο στο πλαίσιο της μελέτης του διαστήματος, τον αρνητικό αντίκτυπο στους ανθρώπους , αλλά και στο πλαίσιο της δυνατότητας χρήσης τεχνολογίας που εφευρέθηκε στη Γη για τη μείωση αυτού του αντίκτυπου· διεξαγωγή ορισμένων τεχνολογικών διαδικασιών που είναι δύσκολο ή αδύνατο να εφαρμοστούν σε επίγειες συνθήκες. Στόχοι αυτού του δοκιμίου:

Κατανοήστε τον μηχανισμό εμφάνισης αυτού του φαινομένου. Περιγράψτε αυτόν τον μηχανισμό μαθηματικά και φυσικά. Πείτε ενδιαφέροντα γεγονότα για την έλλειψη βαρύτητας. Κατανοήστε πώς η κατάσταση της έλλειψης βαρύτητας επηρεάζει την υγεία των ανθρώπων σε ένα διαστημόπλοιο, σε σταθμό κ.λπ., δηλαδή δείτε την έλλειψη βαρύτητας από βιολογική και ιατρική άποψη. Επεξεργαστείτε το υλικό, τακτοποιήστε το σύμφωνα με γενικά αποδεκτούς κανόνες. 6) Δημιουργήστε μια παρουσίαση με βάση το επεξεργασμένο υλικό. Οι πηγές που χρησιμοποίησα στη διαδικασία συγγραφής του δοκιμίου μου ήταν σχολικά βιβλία, εγκυκλοπαίδειες και το Διαδίκτυο.

Κεφάλαιο 1. Σωματικό βάρος και έλλειψη βαρύτητας

1.1. Σωματικό βάρος

Η έννοια του σωματικού βάρους χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνολογία και την καθημερινή ζωή. Σωματικό βάροςείναι η συνολική ελαστική δύναμη που ενεργεί παρουσία βαρύτητας σε όλα τα στηρίγματα και τις αναρτήσεις. Το βάρος του σώματος P, δηλαδή η δύναμη με την οποία το σώμα ασκεί το στήριγμα, και η ελαστική δύναμη F Y με την οποία το στήριγμα επενεργεί στο σώμα (Εικ. 1), σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, είναι ίσες με μέγεθος και αντίθετη κατεύθυνση: P = - F y Αν το σώμα βρίσκεται σε ηρεμία σε οριζόντια επιφάνεια ή κινείται ομοιόμορφα και ασκείται μόνο από τη δύναμη της βαρύτητας F T και την ελαστική δύναμη F Y από την πλευρά του στηρίγματος, τότε από το ισότητα του διανυσματικού αθροίσματος αυτών των δυνάμεων στο μηδέν η ισότητα ακολουθεί: F T = - F Y. Συγκρίνοντας τις εκφράσεις P = -F y και F T = - F Y, λαμβάνουμε P = F T, δηλαδή το βάρος P ενός σώματος σε ένα Το σταθερό οριζόντιο στήριγμα είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας F T, αλλά αυτές οι δυνάμεις εφαρμόζονται σε διαφορετικά σώματα. Με επιταχυνόμενη κίνηση του σώματος και στήριξης, το βάρος P θα διαφέρει από τη δύναμη της βαρύτητας F T. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, όταν ένα σώμα μάζας m κινείται υπό την επίδραση της βαρύτητας F T και της ελαστικής δύναμης F y με επιτάχυνση a , η ισότητα F T + F Y = ma ικανοποιείται. Από τις εξισώσεις P = -F у και F Т + F У = ma παίρνουμε: P = F Т – ma = mg – ma, ή P = m(g – a). Ας εξετάσουμε την περίπτωση της κίνησης του ανελκυστήρα όταν η επιτάχυνση a κατευθύνεται κατακόρυφα προς τα κάτω. Εάν ο άξονας συντεταγμένων OY (Εικ. 2) κατευθύνεται κατακόρυφα προς τα κάτω, τότε τα διανύσματα P, g και a είναι παράλληλα με τον άξονα OY και οι προβολές τους είναι θετικές. τότε η εξίσωση P = m(g – a) θα πάρει τη μορφή: P y = m(g У – a У). Εφόσον οι προβολές είναι θετικές και παράλληλες προς τον άξονα των συντεταγμένων, μπορούν να αντικατασταθούν από διανυσματικά δομοστοιχεία: P = m(g – a). Το βάρος ενός σώματος του οποίου η κατεύθυνση της ελεύθερης επιτάχυνσης και της πτώσης και της επιτάχυνσης συμπίπτουν είναι μικρότερο από το βάρος ενός σώματος σε ηρεμία.

1.2. Βάρος σώματος που κινείται με επιτάχυνση

Μιλώντας για το βάρος ενός σώματος σε έναν επιταχυνόμενο ανελκυστήρα, εξετάζονται τρεις περιπτώσεις (εκτός από την περίπτωση ηρεμίας ή ομοιόμορφης κίνησης): Αυτές οι τρεις περιπτώσεις δεν εξαντλούν ποιοτικά όλες τις καταστάσεις. Είναι λογικό να εξετάσουμε την 4η περίπτωση ώστε να ολοκληρωθεί η ανάλυση. (Πράγματι, στη δεύτερη περίπτωση υπονοείται ότι α< g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a >Το g παρέμεινε ανεξέταστο.) Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να κάνετε στους μαθητές μια ερώτηση που αρχικά τους εκπλήσσει : «Πώς πρέπει να κινείται το ασανσέρ για να μπορεί κάποιος να περπατήσει στην οροφή;»Οι μαθητές γρήγορα «μαντεύουν» ότι το ασανσέρ πρέπει να κινηθεί κάτωμε επιτάχυνση μεγάλο ζ. Πράγματι: με την αυξανόμενη επιτάχυνση του ανελκυστήρα που κινείται προς τα κάτω, σύμφωνα με τον τύπο P=mg-ma, το βάρος του σώματος θα μειωθεί. Όταν η επιτάχυνση a γίνει ίση με g, το βάρος γίνεται μηδέν. Αν συνεχίσουμε να αυξάνουμε την επιτάχυνση, μπορούμε να υποθέσουμε ότι το σωματικό βάρος θα αλλάξει κατεύθυνση.

Μετά από αυτό, μπορείτε να απεικονίσετε το διάνυσμα βάρους σώματος στο σχήμα:

Αυτό το πρόβλημα μπορεί επίσης να λυθεί με την αντίστροφη διατύπωση: «Ποιο θα είναι το βάρος ενός σώματος σε έναν ανελκυστήρα που κινείται προς τα κάτω με επιτάχυνση a > g;» Αυτό το έργο είναι λίγο πιο δύσκολο γιατί... Οι μαθητές πρέπει να ξεπεράσουν την αδράνεια της σκέψης και να ανταλλάξουν «πάνω» και «κάτω». Μπορεί να υπάρχει ένσταση ότι η 4η περίπτωση δεν συζητείται στα σχολικά βιβλία γιατί δεν συμβαίνει στην πράξη. Αλλά και η πτώση του ανελκυστήρα συμβαίνει μόνο σε προβλήματα, αλλά, παρόλα αυτά, θεωρείται, επειδή είναι βολικό και χρήσιμο. Κίνηση με επιτάχυνση που κατευθύνεται προς τα κάτω ή προς τα πάνω παρατηρείται όχι μόνο σε έναν ανελκυστήρα ή πύραυλο, αλλά και κατά την κίνηση ενός αεροπλάνου που εκτελεί ακροβατικά, καθώς και όταν κινείται ένα σώμα κατά μήκος μιας κυρτής ή κοίλης γέφυρας. Η εξεταζόμενη 4η περίπτωση αντιστοιχεί σε κίνηση κατά μήκος ενός "νεκρού βρόχου". Στο ανώτερο σημείο του, η επιτάχυνση (κεντρομόλος) κατευθύνεται προς τα κάτω, η δύναμη αντίδρασης στήριξης κατευθύνεται προς τα κάτω και το σωματικό βάρος κατευθύνεται προς τα πάνω. Ας φανταστούμε μια κατάσταση: ένας αστροναύτης άφησε το πλοίο στο διάστημα και, με τη βοήθεια μιας ατομικής μηχανής πυραύλων, κάνει μια βόλτα στη γύρω περιοχή. Επιστρέφοντας, άφησε τη μηχανή αναμμένη για λίγο, πλησίασε το πλοίο με υπερβολική ταχύτητα και χτύπησε το γόνατό του πάνω του. Θα του κάνει κακό; «Δεν θα κάνει: τελικά, στη μηδενική βαρύτητα, ένας αστροναύτης είναι ελαφρύτερος από ένα φτερό», είναι η απάντηση που μπορεί να ακούσετε. Η απάντηση είναι λανθασμένη. Όταν έπεσες από έναν φράχτη στη Γη, ήσουν επίσης σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Επειδή όταν χτυπούσες την επιφάνεια της γης, ένιωσες μια αξιοσημείωτη υπερφόρτωση, τόσο πιο σκληρό ήταν το σημείο στο οποίο έπεσες και τόσο μεγαλύτερη η ταχύτητά σου τη στιγμή της επαφής με το έδαφος. Η έλλειψη βάρους και το βάρος δεν έχουν καμία σχέση με την πρόσκρουση. Αυτό που έχει σημασία εδώ είναι η μάζα και η ταχύτητα, όχι το βάρος. Και όμως, όταν ένας αστροναύτης χτυπά ένα πλοίο, δεν θα πονάει τόσο πολύ όσο όταν χτυπάτε στο έδαφος (άλλα πράγματα είναι ίσα: ίσες μάζες, σχετικές ταχύτητες και ίση σκληρότητα εμποδίων). Η μάζα του πλοίου είναι πολύ μικρότερη από τη μάζα της Γης. Επομένως, όταν χτυπάτε το πλοίο, ένα αξιοσημείωτο μέρος της κινητικής ενέργειας του αστροναύτη θα μετατραπεί στην κινητική ενέργεια του πλοίου και θα παραμείνει λιγότερη παραμόρφωση. Το πλοίο θα αποκτήσει επιπλέον ταχύτητα και ο πόνος του αστροναύτη δεν θα είναι τόσο δυνατός.

1.3. έλλειψη βαρύτητας

Εάν ένα σώμα μαζί με ένα στήριγμα πέσει ελεύθερα, τότε a = g, τότε από τον τύπο P = m(g – a) προκύπτει ότι P = 0. Η εξαφάνιση του βάρους όταν το στήριγμα κινείται με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης μόνο κάτω από η επίδραση της βαρύτητας ονομάζεται έλλειψη βαρύτητας . Υπάρχουν δύο είδη έλλειψης βαρύτητας. Η απώλεια βάρους που συμβαίνει σε μεγάλες αποστάσεις από τα ουράνια σώματα λόγω της εξασθένησης της βαρύτητας ονομάζεται στατική έλλειψη βαρύτητας. Και η κατάσταση στην οποία βρίσκεται ένα άτομο κατά τη διάρκεια μιας τροχιακής πτήσης είναι η δυναμική έλλειψη βαρύτητας. Εμφανίζονται ακριβώς τα ίδια. Τα συναισθήματα του ατόμου είναι τα ίδια. Οι λόγοι όμως είναι διαφορετικοί. Κατά τη διάρκεια των πτήσεων, οι αστροναύτες ασχολούνται μόνο με τη δυναμική έλλειψη βαρύτητας. Η έκφραση «δυναμική έλλειψη βαρύτητας» σημαίνει: «αβαρία που εμφανίζεται κατά την κίνηση». Νιώθουμε την έλξη της Γης μόνο όταν της αντιστεκόμαστε. Μόνο όταν «αρνούμαστε» να πέσουμε. Και μόλις «συμφωνήσαμε» να πέσουμε, η αίσθηση του βάρους εξαφανίζεται αμέσως. Φανταστείτε - περπατάτε με ένα σκυλί, κρατώντας το σε ένα λουρί. Ο σκύλος όρμησε κάπου και τράβηξε το λουρί. Νιώθεις την ένταση του ιμάντα —το «τράβηγμα» του σκύλου—μόνο όσο αντιστέκεσαι. Και αν τρέξετε πίσω από τον σκύλο, το λουρί θα κρεμάσει και η αίσθηση της έλξης θα εξαφανιστεί. Το ίδιο συμβαίνει και με τη βαρύτητα της Γης. Το αεροπλάνο πετάει. Στο πιλοτήριο, δύο αλεξιπτωτιστές ετοιμάστηκαν να πηδήξουν. Η γη τους τραβάει κάτω. Και ακόμα αντιστέκονται. Ακουμπήσαμε τα πόδια μας στο πάτωμα του αεροπλάνου. Νιώθουν τη βαρύτητα της Γης - τα πέλματα των ποδιών τους πιέζονται με δύναμη στο πάτωμα. Νιώθουν το βάρος τους. «Το λουρί είναι σφιχτό». Όμως συμφώνησαν να ακολουθήσουν εκεί που τους τράβηξε η Γη. Σταθήκαμε στην άκρη της καταπακτής και πηδήσαμε κάτω. «Ο ιμάντας χαλαρώνει». Η αίσθηση της βαρύτητας της Γης εξαφανίστηκε αμέσως. Έγιναν χωρίς βάρος. Μπορεί κανείς να φανταστεί τη συνέχεια αυτής της ιστορίας. Την ίδια ώρα με τους αλεξιπτωτιστές, ένα μεγάλο άδειο κουτί έπεσε από το αεροπλάνο. Και τώρα δύο άνθρωποι, που δεν είχαν ανοίξει τα αλεξίπτωτά τους, και ένα άδειο κουτί πετούν δίπλα-δίπλα, με την ίδια ταχύτητα, πέφτουν στον αέρα. Ένας άντρας άπλωσε το χέρι του, άρπαξε ένα κουτί που πετούσε εκεί κοντά, άνοιξε την πόρτα του και τράβηξε τον εαυτό του μέσα. Τώρα από δύο άτομα, το ένα πετάει έξω από το κουτί και το άλλο πετάει μέσα στο κουτί. Θα έχουν εντελώς διαφορετικές αισθήσεις. Αυτός που πετάει έξω βλέπει και αισθάνεται ότι πετάει γρήγορα κάτω. Ο αέρας σφυρίζει στα αυτιά του. Η Γη που πλησιάζει είναι ορατή από μακριά. Και αυτός που πετούσε μέσα στο κουτί έκλεισε την πόρτα και άρχισε, σπρώχνοντας από τους τοίχους, να «κολυμπάει» γύρω από το κουτί. Του φαίνεται ότι το κουτί στέκεται ήρεμα στη Γη και, έχοντας χάσει βάρος, επιπλέει στον αέρα, σαν ψάρι σε ενυδρείο. Αυστηρά μιλώντας, δεν υπάρχει διαφορά μεταξύ των δύο αλεξιπτωτιστών. Και οι δύο πετούν προς τη Γη με την ίδια ταχύτητα σαν πέτρα. Αλλά ο ένας έλεγε: «Πετάω» και ο άλλος: «Επιπλέω στη θέση μου». Το θέμα είναι ότι ο ένας καθοδηγείται από τη Γη και ο άλλος από το κουτί στο οποίο πετάει. Έτσι ακριβώς προκύπτει μια κατάσταση δυναμικής έλλειψης βαρύτητας στην καμπίνα ενός διαστημικού σκάφους. Στην αρχή, αυτό μπορεί να φαίνεται ακατανόητο. Φαίνεται ότι το διαστημόπλοιο πετά παράλληλα με τη Γη, σαν αεροπλάνο. Αλλά σε ένα οριζόντια αεροπλάνο δεν υπάρχει έλλειψη βαρύτητας. Γνωρίζουμε όμως ότι το δορυφορικό διαστημόπλοιο πέφτει συνεχώς. Μοιάζει πολύ περισσότερο με κουτί που πέφτει από αεροπλάνο παρά με αεροπλάνο. Η δυναμική έλλειψη βαρύτητας εμφανίζεται μερικές φορές στη Γη. Για παράδειγμα, οι κολυμβητές και οι δύτες που πετούν στο νερό από έναν πύργο είναι χωρίς βάρος. Οι σκιέρ είναι χωρίς βάρος για λίγα δευτερόλεπτα κατά τη διάρκεια ενός άλματος με σκι. Οι αλεξιπτωτιστές που πέφτουν σαν πέτρες είναι άβαροι μέχρι να ανοίξουν τα αλεξίπτωτά τους. Για να εκπαιδεύσουν τους αστροναύτες, δημιουργούν έλλειψη βαρύτητας στο αεροπλάνο για τριάντα έως σαράντα δευτερόλεπτα. Για να γίνει αυτό, ο πιλότος κάνει μια «γλίστρα». Επιταχύνει το αεροπλάνο, πετάει απότομα προς τα πάνω και σβήνει τον κινητήρα. Το αεροπλάνο αρχίζει να πετά με αδράνεια, σαν πέτρα που πετάει το χέρι. Πρώτα ανεβαίνει λίγο, μετά περιγράφει ένα τόξο, γυρίζοντας προς τα κάτω. Βουτιές προς τη Γη. Όλο αυτό το διάστημα το αεροπλάνο βρίσκεται σε κατάσταση ελεύθερης πτώσης. Και όλο αυτό το διάστημα, η πραγματική έλλειψη βαρύτητας βασιλεύει στην καμπίνα του. Στη συνέχεια, ο πιλότος ανάβει ξανά τον κινητήρα και φέρνει προσεκτικά το αεροπλάνο από την κατάδυση σε κανονική οριζόντια πτήση. Όταν ανάβετε τον κινητήρα, η έλλειψη βαρύτητας εξαφανίζεται αμέσως. Σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας, η βαρύτητα δρα σε όλα τα σωματίδια ενός σώματος σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας, αλλά δεν υπάρχουν εξωτερικές δυνάμεις που εφαρμόζονται στην επιφάνεια του σώματος (για παράδειγμα, αντιδράσεις υποστήριξης) που θα μπορούσαν να προκαλέσουν αμοιβαία πίεση σωματιδίων το ένα στο άλλο . Παρόμοιο φαινόμενο παρατηρείται για σώματα που βρίσκονται σε έναν τεχνητό δορυφόρο της Γης (ή σε ένα διαστημόπλοιο). αυτά τα σώματα και όλα τα σωματίδια τους, έχοντας λάβει την αντίστοιχη αρχική ταχύτητα μαζί με τον δορυφόρο, κινούνται υπό την επίδραση βαρυτικών δυνάμεων κατά μήκος των τροχιών τους με ίσες επιταχύνσεις, σαν ελεύθερα, χωρίς να ασκούν αμοιβαία πίεση το ένα στο άλλο, δηλαδή βρίσκονται σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Όπως ένα σώμα σε έναν ανελκυστήρα, επηρεάζονται από τη δύναμη της βαρύτητας, αλλά δεν ασκούνται εξωτερικές δυνάμεις στις επιφάνειες των σωμάτων που θα μπορούσαν να προκαλέσουν αμοιβαία πίεση των σωμάτων ή των σωματιδίων τους μεταξύ τους. Γενικά, ένα σώμα υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων θα βρίσκεται σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας εάν: α) οι δρούσες εξωτερικές δυνάμεις είναι μόνο μάζα (δυνάμεις βαρύτητας). β) το πεδίο αυτών των δυνάμεων μάζας είναι τοπικά ομοιογενές, δηλαδή, οι δυνάμεις πεδίου προσδίδουν επιτάχυνση σε όλα τα σωματίδια του σώματος σε κάθε θέση που είναι πανομοιότυπα σε μέγεθος και κατεύθυνση. γ) οι αρχικές ταχύτητες όλων των σωματιδίων του σώματος είναι πανομοιότυπες σε μέγεθος και κατεύθυνση (το σώμα κινείται μεταφορικά). Έτσι, κάθε σώμα του οποίου οι διαστάσεις είναι μικρές σε σύγκριση με την ακτίνα της Γης, που εκτελεί ελεύθερη μεταφορική κίνηση στο βαρυτικό πεδίο της Γης, θα βρίσκεται, ελλείψει άλλων εξωτερικών δυνάμεων, σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας. Το αποτέλεσμα θα είναι παρόμοιο για την κίνηση στο βαρυτικό πεδίο οποιωνδήποτε άλλων ουράνιων σωμάτων. Λόγω της σημαντικής διαφοράς μεταξύ των συνθηκών έλλειψης βαρύτητας και των επίγειων συνθηκών στις οποίες δημιουργούνται και διορθώνονται όργανα και συγκροτήματα τεχνητών γήινων δορυφόρων, διαστημοπλοίων και των οχημάτων εκτόξευσης τους, το πρόβλημα της έλλειψης βαρύτητας κατέχει σημαντική θέση μεταξύ άλλων προβλημάτων της αστροναυτικής. Αυτό είναι πιο σημαντικό για συστήματα που έχουν δοχεία μερικώς γεμάτα με υγρό. Αυτά περιλαμβάνουν συστήματα πρόωσης με κινητήρες πυραύλων υγρού προωθητικού (liquid-jet engines), σχεδιασμένα για επαναλαμβανόμενη ενεργοποίηση κατά τις συνθήκες πτήσης στο διάστημα. Σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, το υγρό μπορεί να καταλάβει μια αυθαίρετη θέση στο δοχείο, διαταράσσοντας έτσι την κανονική λειτουργία του συστήματος (για παράδειγμα, την παροχή εξαρτημάτων από τις δεξαμενές καυσίμου). Ως εκ τούτου, για να εξασφαλιστεί η εκτόξευση συστημάτων υγρής πρόωσης σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας, χρησιμοποιούνται τα ακόλουθα: διαχωρισμός υγρών και αερίων φάσεων σε δεξαμενές καυσίμου με χρήση ελαστικών διαχωριστών. στερέωση μέρους του υγρού στη συσκευή εισαγωγής των συστημάτων πλέγματος (στάδιο πυραύλων Agena). δημιουργία βραχυπρόθεσμων υπερφορτώσεων (τεχνητή «βαρύτητα») πριν από την ενεργοποίηση του κύριου συστήματος πρόωσης με τη βοήθεια βοηθητικών πυραυλοκινητήρων κ.λπ. μονάδες του συστήματος υποστήριξης ζωής, σε κυψέλες καυσίμου του συστήματος τροφοδοσίας (για παράδειγμα, συλλογή συμπυκνώματος από ένα σύστημα πορωδών φυτιλιών, διαχωρισμός της υγρής φάσης με χρήση φυγόκεντρου). Οι μηχανισμοί των διαστημικών σκαφών (για άνοιγμα ηλιακών συλλεκτών, κεραιών, για προσάρτηση κ.λπ.) είναι σχεδιασμένοι να λειτουργούν σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας. Η έλλειψη βαρύτητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διεξαγωγή ορισμένων τεχνολογικών διεργασιών που είναι δύσκολο ή αδύνατο να εφαρμοστούν σε επίγειες συνθήκες (για παράδειγμα, απόκτηση σύνθετων υλικών με ομοιόμορφη δομή σε ολόκληρο τον όγκο, λήψη σωμάτων ακριβούς σφαιρικού σχήματος από τηγμένο υλικό λόγω δυνάμεων επιφανειακής τάσης , και τα λοιπά.). Για πρώτη φορά, ένα πείραμα για τη συγκόλληση διαφόρων υλικών υπό συνθήκες έλλειψης βαρύτητας κενού πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της πτήσης του σοβιετικού διαστημικού σκάφους Soyuz-6 (1969). Μια σειρά από τεχνολογικά πειράματα (σχετικά με τη συγκόλληση, τη μελέτη της ροής και της κρυστάλλωσης λιωμένων υλικών κ.λπ. ) πραγματοποιήθηκε στον αμερικανικό τροχιακό σταθμό Skylab (1973). Οι επιστήμονες διεξάγουν διάφορα πειράματα στο διάστημα, διεξάγουν πειράματα, αλλά δεν έχουν ιδέα για το τελικό αποτέλεσμα αυτών των ενεργειών. Αλλά εάν οποιοδήποτε πείραμα δίνει ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα, τότε πρέπει να ελεγχθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, προκειμένου τελικά να εξηγηθεί και να εφαρμοστεί η αποκτηθείσα γνώση στην πράξη. Ακολουθούν περιγραφές μερικών πειραμάτων και ενδιαφέρουσες ειδήσεις σχετικά με την έλλειψη βαρύτητας, για τις οποίες εξακολουθούν να εργάζονται.

1.4. Αυτό είναι ενδιαφέρον

1.4.1. Φλόγα σε μηδενική βαρύτηταΣτη Γη, λόγω της βαρύτητας, προκύπτουν ρεύματα μεταφοράς, τα οποία καθορίζουν το σχήμα της φλόγας. Ανεβάζουν καυτά σωματίδια αιθάλης, τα οποία εκπέμπουν ορατό φως. Χάρη σε αυτό βλέπουμε τη φλόγα. Στη μηδενική βαρύτητα, δεν υπάρχουν ρεύματα μεταφοράς, τα σωματίδια αιθάλης δεν ανεβαίνουν και η φλόγα του κεριού παίρνει ένα σφαιρικό σχήμα. Δεδομένου ότι το υλικό του κεριού είναι ένα μείγμα κορεσμένων υδρογονανθράκων, όταν καίγονται απελευθερώνουν υδρογόνο, το οποίο καίγεται με μπλε φλόγα. Οι επιστήμονες προσπαθούν να καταλάβουν πώς και γιατί η φωτιά εξαπλώνεται σε μηδενική βαρύτητα. Η μελέτη της φλόγας σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση της αντοχής στη φωτιά ενός διαστημικού σκάφους και κατά την ανάπτυξη ειδικών μέσων πυρόσβεσης. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να διασφαλίσετε την ασφάλεια των αστροναυτών και των οχημάτων.

1.4.2. Η δόνηση ενός υγρού επιταχύνει τον βρασμό του σε μηδενική βαρύτητα Σε μηδενική βαρύτητα, ο βρασμός γίνεται πολύ πιο αργή διαδικασία. Ωστόσο, όπως ανακάλυψαν Γάλλοι φυσικοί, η δόνηση του υγρού μπορεί να οδηγήσει στον ξαφνικό βρασμό του. Αυτό το αποτέλεσμα έχει επιπτώσεις στη διαστημική βιομηχανία. Καθένας από εμάς έχει παρατηρήσει περισσότερες από μία φορές τη μετάβαση φάσης ενός υγρού σε αέριο υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας, δηλαδή, με απλά λόγια, της διαδικασίας βρασμού. Φυσαλίδες ατμού, που αποσπώνται από την πηγή θερμότητας, ορμούν προς τα πάνω και μια νέα μερίδα υγρού φτάνει στη θέση τους. Ως αποτέλεσμα, ο βρασμός συνοδεύεται από ενεργή ανάμειξη του υγρού, η οποία αυξάνει σημαντικά τον ρυθμό μετατροπής του σε ατμό. Τον βασικό ρόλο σε αυτή τη βίαιη διαδικασία διαδραματίζει η δύναμη του Αρχιμήδη που ενεργεί στη φυσαλίδα, η οποία, με τη σειρά της, υπάρχει λόγω της δύναμης της βαρύτητας. Σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, δεν υπάρχει βάρος, δεν υπάρχει η έννοια του "βαρύτερου" και του "ελαφρύτερου" και επομένως οι φυσαλίδες θερμαινόμενου ατμού δεν θα επιπλέουν πουθενά. Γύρω από το θερμαντικό στοιχείο σχηματίζεται ένα στρώμα ατμού, το οποίο εμποδίζει τη μεταφορά θερμότητας σε ολόκληρο τον όγκο του υγρού. Για το λόγο αυτό, ο βρασμός των υγρών στην έλλειψη βαρύτητας (αλλά στην ίδια πίεση, και όχι στο κενό!) θα προχωρήσει εντελώς διαφορετικά από ό,τι στη Γη. Η λεπτομερής κατανόηση αυτής της διαδικασίας είναι εξαιρετικά σημαντική για την επιτυχή λειτουργία των διαστημικών σκαφών που μεταφέρουν τόνους υγρού καυσίμου επί του σκάφους. Για να κατανοήσουμε αυτή τη διαδικασία, είναι πολύ σημαντικό να κατανοήσουμε ποια φυσικά φαινόμενα μπορούν να επιταχύνουν το βρασμό σε μηδενική βαρύτητα. Μια πρόσφατη εργασία Γάλλων φυσικών περιγράφει τα αποτελέσματα μιας πειραματικής μελέτης για το πώς οι δονήσεις υψηλής συχνότητας επηρεάζουν τους ρυθμούς βρασμού. Οι ερευνητές επέλεξαν υγρό υδρογόνο, το ελαφρύτερο καύσιμο πυραύλων, ως λειτουργική ουσία. Η κατάσταση της έλλειψης βαρύτητας δημιουργήθηκε τεχνητά, με τη βοήθεια ενός ισχυρού ανομοιογενούς μαγνητικού πεδίου, το οποίο μόλις αντιστάθμισε τη δύναμη της βαρύτητας (διαβάστε για τη μαγνητική αιώρηση στο άρθρο μας Μαγνητική υπεραγωγιμότητα: αιώρηση σε υγρό οξυγόνο). Η θερμοκρασία και η πίεση του δείγματος επιλέχθηκαν έτσι ώστε η μετάβαση φάσης να γίνει όσο το δυνατόν πιο αργά και να γίνουν αντιληπτά όλα τα χαρακτηριστικά του. Το κύριο αποτέλεσμα των πειραμάτων των Γάλλων φυσικών είναι ότι σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, η δόνηση επιταχύνει τη μετατροπή του υγρού σε ατμό. Υπό την επίδραση της δόνησης, εμφανίζονται «ογκομετρικοί κυματισμοί» μέσα σε ένα ελαφρώς υπερθερμασμένο υγρό: ένα δίκτυο μικρών, κλασμάτων μεγέθους ενός χιλιοστού, φυσαλίδων ατμού στο υγρό. Στην αρχή, αυτές οι φυσαλίδες μεγαλώνουν αργά, αλλά μετά από 1-2 δευτερόλεπτα από την έναρξη της έκθεσης, η όλη διαδικασία επιταχύνεται απότομα: το υγρό κυριολεκτικά βράζει. Σύμφωνα με τους συγγραφείς, υπάρχουν δύο λόγοι για αυτή τη συμπεριφορά. Πρώτον, ενώ οι φυσαλίδες ατμού είναι μικρές, το ιξώδες του υγρού φαίνεται να τις «κρατά» στη θέση τους, εμποδίζοντάς τις να πλησιάσουν γρήγορα η μία την άλλη. Για μεγάλες φυσαλίδες, το ιξώδες ξεθωριάζει στο παρασκήνιο και η σύντηξή τους και η περαιτέρω ανάπτυξή τους γίνονται πιο έντονες. Ο δεύτερος λόγος έγκειται στην ίδια την ουσία των μαθηματικών νόμων που διέπουν την κίνηση των υγρών. Αυτοί οι νόμοι είναι μη γραμμικοί, πράγμα που σημαίνει ότι οι εξωτερικοί κραδασμοί όχι μόνο προκαλούν το υγρό να «ταρακουνηθεί ελαφρά», αλλά επίσης δημιουργούν ροές μεγάλης κλίμακας σε αυτό. Αυτές οι ροές, όταν επιταχυνθούν, είναι που αναμειγνύουν αποτελεσματικά τον όγκο εργασίας και οδηγούν σε επιτάχυνση της διαδικασίας. Οι συγγραφείς του έργου τονίζουν ότι το φαινόμενο που ανακάλυψαν έχει όχι μόνο εφαρμοσμένο, αλλά και καθαρά επιστημονικό ενδιαφέρον. Στα πειράματά τους, οι σύνθετες υδροδυναμικές ροές που συνοδεύουν την εξέλιξη του δικτύου φυσαλίδων τρέχουν παράλληλα με την ίδια τη μετάβαση φάσης. Και τα δύο αυτά φαινόμενα υποστηρίζουν και ενισχύουν το ένα το άλλο, οδηγώντας σε ακραία αστάθεια του ρευστού ακόμη και σε μηδενική βαρύτητα.

Βρασμός νερού στη Γη και σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας (εικόνα από nasa.gov) Έτσι, έχοντας κατανοήσει τα αίτια της έλλειψης βαρύτητας και τα χαρακτηριστικά αυτού του φαινομένου, μπορούμε να προχωρήσουμε στο ζήτημα της επίδρασής του στο ανθρώπινο σώμα.

Κεφάλαιο 2. Άνθρωπος και έλλειψη βαρύτητας

Έχουμε συνηθίσει στη δική μας βαρύτητα. Έχουμε συνηθίσει στο γεγονός ότι όλα τα αντικείμενα γύρω μας έχουν βάρος. Δεν μπορούμε να φανταστούμε κάτι άλλο. Όχι μόνο η ζωή μας έχει περάσει σε συνθήκες βάρους. Ολόκληρη η ιστορία της ζωής στη Γη έλαβε χώρα κάτω από αυτές τις ίδιες συνθήκες. Η βαρύτητα της Γης δεν έχει εξαφανιστεί ποτέ εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Ως εκ τούτου, όλοι οι οργανισμοί που ζουν στον πλανήτη μας έχουν από καιρό προσαρμοστεί στο να υποστηρίζουν το δικό τους βάρος. Ήδη από την αρχαιότητα σχηματίζονταν οστά στα σώματα των ζώων, τα οποία έγιναν στηρίγματα για το σώμα τους. Χωρίς οστά, τα ζώα υπό την επίδραση της βαρύτητας θα «απλώνονταν» κατά μήκος του εδάφους, σαν μια μαλακή μέδουσα που βγήκε από το νερό στην ακτή. Όλοι οι μύες μας έχουν προσαρμοστεί εδώ και εκατομμύρια χρόνια για να κινούν το σώμα μας, ξεπερνώντας τη βαρύτητα της Γης. Και όλα μέσα στο σώμα μας είναι προσαρμοσμένα στις συνθήκες βάρους. Η καρδιά έχει ισχυρούς μύες σχεδιασμένους να αντλούν συνεχώς αρκετά κιλά αίματος. Και αν εξακολουθεί να ρέει προς τα κάτω, στα πόδια, εύκολα, μετά προς τα πάνω, στο κεφάλι, πρέπει να εφαρμοστεί με δύναμη. Όλα τα εσωτερικά μας όργανα αιωρούνται από ισχυρούς συνδέσμους. Αν δεν ήταν εκεί, τα εσωτερικά θα «κυλούσαν κάτω» και θα μάζευαν μαζί σε ένα σωρό. Λόγω του σταθερού βάρους, έχουμε αναπτύξει ένα ειδικό όργανο, την αιθουσαία συσκευή, που βρίσκεται βαθιά στο κεφάλι, πίσω από το αυτί. Μας επιτρέπει να νιώσουμε ποια πλευρά μας είναι η Γη, πού είναι το «πάνω» και πού το «κάτω». Η αιθουσαία συσκευή είναι μια μικρή κοιλότητα γεμάτη με υγρό. Περιέχουν μικροσκοπικά βότσαλα. Όταν ένα άτομο στέκεται όρθιο, τα βότσαλα βρίσκονται στο κάτω μέρος της κοιλότητας. Εάν ένα άτομο ξαπλώσει, τα βότσαλα θα κυλήσουν και θα προσγειωθούν στον πλαϊνό τοίχο. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος θα το νιώσει. Και ένα άτομο, ακόμη και με κλειστά μάτια, θα πει αμέσως πού είναι ο πάτος. Έτσι, τα πάντα σε έναν άνθρωπο προσαρμόζονται στις συνθήκες στις οποίες ζει στην επιφάνεια του πλανήτη Γη. Ποιες είναι οι συνθήκες διαβίωσης για ένα άτομο σε μια τόσο περίεργη κατάσταση όπως η έλλειψη βαρύτητας; Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να ληφθεί υπόψη η μοναδικότητα της έλλειψης βαρύτητας κατά την πτήση επανδρωμένων διαστημικών σκαφών: οι συνθήκες διαβίωσης ενός ατόμου σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας διαφέρουν σημαντικά από τις συνηθισμένες στη γη, γεγονός που προκαλεί μια αλλαγή σε ορισμένες από τις ζωτικές του λειτουργίες . Έτσι, η έλλειψη βαρύτητας θέτει το κεντρικό νευρικό σύστημα και τους υποδοχείς πολλών συστημάτων αναλυτών (αιθουσαία συσκευή, μυοαρθρική συσκευή, αιμοφόρα αγγεία) σε ασυνήθιστες συνθήκες λειτουργίας. Ως εκ τούτου, η έλλειψη βαρύτητας θεωρείται ως ένα συγκεκριμένο αναπόσπαστο ερέθισμα που επηρεάζει το ανθρώπινο και ζωικό σώμα σε όλη την τροχιακή πτήση. Η απάντηση σε αυτό το ερέθισμα είναι προσαρμοστικές διαδικασίες στα φυσιολογικά συστήματα. ο βαθμός εκδήλωσής τους εξαρτάται από τη διάρκεια της έλλειψης βαρύτητας και, σε πολύ μικρότερο βαθμό, από τα επιμέρους χαρακτηριστικά του οργανισμού. Οι αρνητικές επιπτώσεις της έλλειψης βαρύτητας στο ανθρώπινο σώμα κατά τη διάρκεια της πτήσης μπορούν να προληφθούν ή να περιοριστούν χρησιμοποιώντας διάφορα μέσα και μεθόδους (μυϊκή προπόνηση, ηλεκτρική μυϊκή διέγερση, αρνητική πίεση στο κάτω μισό του σώματος, φαρμακευτικά και άλλα μέσα). Σε μια πτήση διάρκειας περίπου 2 μηνών (το δεύτερο πλήρωμα στον αμερικανικό σταθμό Skylab, 1973), επιτεύχθηκε υψηλό προληπτικό αποτέλεσμα κυρίως λόγω της φυσικής εκπαίδευσης των αστροναυτών. Εργασία υψηλής έντασης, η οποία προκάλεσε αύξηση του καρδιακού παλμού στους 150–170 παλμούς ανά λεπτό, εκτελούνταν σε εργόμετρο ποδηλάτου για 1 ώρα την ημέρα. Η αποκατάσταση της κυκλοφορικής και αναπνευστικής λειτουργίας έλαβε χώρα 5 ημέρες μετά την προσγείωση. Οι αλλαγές στο μεταβολισμό, οι στατοκινητικές και οι αιθουσαίες διαταραχές ήταν ήπιες. Ένα αποτελεσματικό μέσο είναι πιθανό να είναι η δημιουργία τεχνητού «βαρύτητας» στο διαστημόπλοιο, το οποίο μπορεί να επιτευχθεί, για παράδειγμα, με την κατασκευή του σταθμού με τη μορφή ενός μεγάλου περιστρεφόμενου (δηλαδή, μη μεταφραστικά κινούμενου) τροχού και την τοποθέτηση περιοχές εργασίας στο «χείλος» του. Λόγω της περιστροφής του "στεφάνου", τα σώματα σε αυτό θα πιεστούν στην επιφάνειά του, το οποίο θα παίξει το ρόλο του "δαπέδου" και η αντίδραση του "δαπέδου" που εφαρμόζεται στις επιφάνειες των σωμάτων θα δημιουργήσει τεχνητό "βαρύτητα". Η δημιουργία τεχνητής «βαρύτητας» στα διαστημόπλοια μπορεί να αποτρέψει τις αρνητικές επιπτώσεις της έλλειψης βαρύτητας στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων. Για την επίλυση ορισμένων θεωρητικών και πρακτικών προβλημάτων στη διαστημική ιατρική, χρησιμοποιούνται ευρέως εργαστηριακές μέθοδοι προσομοίωσης της έλλειψης βαρύτητας, συμπεριλαμβανομένου του περιορισμού της μυϊκής δραστηριότητας, της στέρησης της συνήθους στήριξης κατά μήκος του κάθετου άξονα του σώματος, της μείωσης της υδροστατικής αρτηριακής πίεσης, η οποία επιτυγχάνεται κρατώντας ένα άτομο σε οριζόντια θέση ή υπό γωνία (το κεφάλι κάτω). πόδια), μακροχρόνια συνεχή ανάπαυση στο κρεβάτι ή βύθιση ατόμου για αρκετές ώρες ή ημέρες σε υγρό (το λεγόμενο εμβαπτιστικό) περιβάλλον. Οι συνθήκες μηδενικής βαρύτητας διαταράσσουν την ικανότητα σωστής εκτίμησης του μεγέθους των αντικειμένων και της απόστασης από αυτά, κάτι που εμποδίζει τους αστροναύτες να προσανατολιστούν στον περιβάλλοντα χώρο και μπορεί να οδηγήσει σε ατυχήματα κατά τις διαστημικές πτήσεις, σύμφωνα με άρθρο Γάλλων επιστημόνων που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό. Acta Astronautica. Μέχρι σήμερα, έχουν συσσωρευτεί πολλά στοιχεία ότι τα λάθη των αστροναυτών κατά τον προσδιορισμό των αποστάσεων δεν συμβαίνουν τυχαία. Συχνά τα μακρινά αντικείμενα φαίνονται πιο κοντά τους από ό,τι στην πραγματικότητα. Επιστήμονες από το Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας της Γαλλίας πραγματοποίησαν μια πειραματική δοκιμή της ικανότητας εκτίμησης αποστάσεων σε συνθήκες τεχνητά δημιουργημένης έλλειψης βαρύτητας όταν ένα αεροσκάφος πετάει σε παραβολή. Σε αυτή την περίπτωση, η έλλειψη βαρύτητας διαρκεί πολύ μικρό χρονικό διάστημα - περίπου 20 δευτερόλεπτα. Χρησιμοποιώντας ειδικά γυαλιά, έδειξαν στους εθελοντές μια ημιτελή εικόνα ενός κύβου και τους ζητήθηκε να ολοκληρώσουν το σχέδιο του σωστού γεωμετρικού σχήματος. Υπό συνθήκες κανονικής βαρύτητας, τα άτομα σχεδίασαν όλες τις πλευρές ως ίσες, αλλά κατά τη διάρκεια της έλλειψης βαρύτητας δεν μπόρεσαν να ολοκληρώσουν σωστά το τεστ. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό το πείραμα δείχνει ότι είναι η έλλειψη βαρύτητας και όχι η μακροπρόθεσμη προσαρμογή σε αυτήν, που πρέπει να θεωρηθεί ως ένας σημαντικός παράγοντας που διαστρεβλώνει την αντίληψη. 2.1. Μελέτη προβλημάτων ζωής στο διάστημαΤο βιβλίο «Skylab Orbital Station», που γράφτηκε το 1977 από τους κορυφαίους Αμερικανούς ειδικούς στο διάστημα, τον καθηγητή E. Stuhlinger και τον Dr. του περιβάλλοντος χώρου, στις δυνατότητες των μελών του πληρώματος. Το πρόγραμμα βιοϊατρικής έρευνας κάλυψε τους ακόλουθους τέσσερις τομείς: ιατρικά πειράματα περιλάμβαναν σε βάθος μελέτες αυτών των φυσιολογικών επιδράσεων και της περιόδου δράσης τους που παρατηρήθηκαν κατά τη διάρκεια προηγούμενων πτήσεων. Τα βιολογικά πειράματα περιλάμβαναν τη μελέτη θεμελιωδών βιολογικών διεργασιών που μπορούν να επηρεαστούν από συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Τα βιοτεχνικά πειράματα είχαν ως στόχο την ανάπτυξη της αποτελεσματικότητας των συστημάτων ανθρώπου-μηχανής κατά την εργασία στο διάστημα και τη βελτίωση της τεχνολογίας για τη χρήση βιοεξοπλισμού. Ακολουθούν ορισμένα ερευνητικά θέματα:

μελέτη ισορροπίας αλατιού? βιολογικές μελέτες σωματικών υγρών. μελέτη αλλαγών στον οστικό ιστό. δημιουργία αρνητικής πίεσης στο κάτω μέρος του σώματος κατά την πτήση. λήψη διανυσματικών καρδιογραφημάτων. κυτταρογενετικές εξετάσεις αίματος; μελέτες ανοσίας? μελέτες για αλλαγές στον όγκο του αίματος και τη διάρκεια ζωής των ερυθρών αιμοσφαιρίων. μελέτες μεταβολισμού ερυθρών αιμοσφαιρίων. μελέτη ειδικών αιματολογικών επιδράσεων. μελέτη του κύκλου ύπνου-εγρήγορσης σε συνθήκες πτήσης στο διάστημα. μαγνητοσκόπηση αστροναυτών κατά τη διάρκεια ορισμένων εργασιών· μετρήσεις μεταβολικού ρυθμού. μέτρηση του σωματικού βάρους ενός αστροναύτη κατά τη διάρκεια της διαστημικής πτήσης. έρευνα για την επίδραση της έλλειψης βαρύτητας στα ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα και ιστούς. (Παράρτημα 1)Μεγάλη ποσότητα επιστημονικού και πρακτικού υλικού έχει συσσωρευτεί από Ρώσους επιστήμονες και κοσμοναύτες. Είναι δυνατόν να χειρουργηθούν άνθρωποι σε μηδενική βαρύτητα; Με την πρώτη ματιά, αυτή η ερώτηση φαίνεται απίστευτη, αλλά, στην πραγματικότητα, πολλά είναι πιθανά στον κόσμο μας! Αυτό έδειξε ότι οι επιστήμονες μπόρεσαν να περάσουν από πειράματα, που συχνά είχαν κάποιες ελλείψεις και απαιτούσαν βελτίωση, σε πραγματικές ανακαλύψεις και μπόρεσαν να αποδείξουν στην πράξη ότι είναι δυνατό να χειρουργηθεί ένα άτομο σε μηδενική βαρύτητα! 2.2. Λειτουργία στο διάστημαΓάλλοι γιατροί, με επικεφαλής τον καθηγητή Dominique Martin από το Μπορντό, πραγματοποίησαν την πρώτη χειρουργική επέμβαση στον κόσμο σε μηδενική βαρύτητα. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε στο αεροσκάφος Α-300 σε μια ειδικά εξοπλισμένη μονάδα. Την παρακολούθησαν τρεις χειρουργοί και δύο αναισθησιολόγοι, οι οποίοι έπρεπε να αφαιρέσουν έναν λιπώδη όγκο στο χέρι ενός εθελοντή ασθενή, του 46χρονου Philippe Sancho. Όπως είπε ο καθηγητής Marten, το καθήκον των γιατρών δεν ήταν να επιδείξουν τεχνικά επιτεύγματα, αλλά να δοκιμάσουν τη σκοπιμότητα της επέμβασης σε μηδενική βαρύτητα. «Έχουμε προσομοιώσει μια κατάσταση που αντιστοιχεί σε διαστημικές συνθήκες και τώρα γνωρίζουμε ότι ένα άτομο μπορεί να χειρουργηθεί στο διάστημα χωρίς σοβαρές επιπλοκές», πρόσθεσε ο χειρουργός. Σύμφωνα με τον ίδιο, η επέμβαση αφαίρεσης του όγκου κράτησε συνολικά λιγότερο από 10 λεπτά. Το τρίωρο καθεστώς πτήσης στο Α-300 σχεδιάστηκε με τέτοιο τρόπο ώστε κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου δημιουργήθηκε μια κατάσταση έλλειψης βαρύτητας 32 φορές, με κάθε φάση να διαρκεί περίπου 20 δευτερόλεπτα. «Αν ήμασταν συνεχώς σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας για δύο ώρες, θα μπορούσαμε να χειρουργήσουμε σκωληκοειδίτιδα», είπε ο καθηγητής Marten. Το επόμενο στάδιο του πειράματος, που σχεδιάζεται να πραγματοποιηθεί σε περίπου ένα χρόνο, θα είναι μια χειρουργική επέμβαση, η οποία θα πρέπει να πραγματοποιηθεί από ένα ιατρικό ρομπότ ελεγχόμενο με εντολές από μια βάση εδάφους. 2.3. Εφαρμογή διαστημικών εξελίξεων στη Γη Κινούμαστε όλο και λιγότερο και μοιάζουμε όλο και περισσότερο με αστροναύτες που επιπλέουν στη μηδενική βαρύτητα. Σε κάθε περίπτωση, βιώνουμε όλα τα μειονεκτήματα της μειωμένης σωματικής δραστηριότητας από τα οποία υποφέρουν πλήρως οι αστροναύτες. Για όσους εργάζονται σε τροχιά, οι επιστήμονες έχουν βρει πολλούς τρόπους για να τους αντιμετωπίσουν. Όπως αποδείχθηκε πρόσφατα, στη Γη, μερικές από αυτές τις εφευρέσεις έβαλαν στα πόδια τους ακόμη και εκείνους που δεν έχουν περπατήσει ποτέ. «Στο διάστημα και στη Γη, οι παράγοντες που επηρεάζουν είναι παρόμοιοι, επομένως οι μέθοδοι αντιμετώπισης των επιπτώσεων που αναπτύσσονται στην έλλειψη βαρύτητας αποδείχθηκαν εφαρμόσιμες στην καθημερινή ζωή», λέει η Inessa Benediktovna KOZLOVSKAYA, επικεφαλής του τμήματος αισθητηριοκινητικής φυσιολογίας και πρόληψης στο Ινστιτούτο. Ιατρικών και Βιολογικών Προβλημάτων. - Η μειωμένη σωματική δραστηριότητα (υποκινησία) γίνεται ηγετικός παράγοντας στη ζωή της κοινωνίας μας: σταματάμε να κινούμαστε. Ένας Αμερικανός ερευνητής παρακολουθούσε την καθημερινή μυϊκή δραστηριότητα σε άτομα διαφορετικών επαγγελμάτων και σε ζώα. Αποδείχθηκε ότι η δραστηριότητά μας, σε σύγκριση με τη δραστηριότητα οποιουδήποτε ζωντανού πλάσματος (αρουραίοι, γάτες, σκύλοι, μαϊμούδες), είναι δύο τάξεις μεγέθους μικρότερη. Βρισκόμαστε στο κατώφλι μιας υποκινητικής ασθένειας, μιας ασθένειας βαθιάς απομάκρυνσης, την πιο εντυπωσιακή έκφραση της οποίας είδαμε στους αστροναύτες το 1970. Έχοντας επιστρέψει από μια πτήση 17 ημερών, πραγματικά δεν μπορούσαν να σταθούν όρθιοι ή να κινηθούν, ήταν δύσκολο για αυτούς ακόμη και να αναπνεύσουν, επειδή οι αναπνευστικοί μύες είχαν επίσης καταπονηθεί. «Προομοιώσαμε την επίδραση της έλλειψης βαρύτητας στη Γη χρησιμοποιώντας ξηρή βύθιση», λέει η Irina Valerievna SAENKO, ανώτερη ερευνήτρια, επικεφαλής του Τμήματος Κλινικής Φυσιολογίας στο Κρατικό Ερευνητικό Κέντρο της Ρωσικής Ομοσπονδίας, Ινστιτούτο Βιοϊατρικών Προβλημάτων, Ρωσική Ακαδημία Επιστημών. - Για να γίνει αυτό, μια λεπτή αδιάβροχη μεμβράνη μεγέθους σημαντικά μεγαλύτερου από την επιφάνεια του νερού τοποθετείται σε μια λίμνη νερού και το άτομο βυθίζεται στο νερό, αποχωριζόμενο από αυτό. Ταυτόχρονα, στερείται υποστήριξης και βλέπουμε πώς αρχίζουν να αναπτύσσονται αμέσως κινητικές διαταραχές: η στάση και ο συντονισμός των κινητικών πράξεων υποφέρουν. Στέκεται ασταμάτητα, περπατά άσχημα και αδέξια και δυσκολεύεται να κάνει ακριβείς επεμβάσεις. Για την πρόληψη αυτών των διαταραχών, προτάθηκε η διέγερση των περιοχών στήριξης των ποδιών εφαρμόζοντας ένα φορτίο περίπου ίσο με αυτό στη Γη που εμφανίζεται κατά την ορθοστασία και το περπάτημα. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται και άλλες αποτελεσματικές μέθοδοι θεραπείας ατόμων σε επίγειες συνθήκες, για παράδειγμα, το κοστούμι Penguin άρχισε να εισάγεται στην επίγεια ιατρική το 1992 (χρησιμοποιείται στο διάστημα για περισσότερα από 20 χρόνια), υψηλής συχνότητας και υψηλής ηλεκτρική διέγερση έντασης για τη θεραπεία παιδιών, ασθενών με εγκεφαλική παράλυση και ατόμων που ξαπλώνουν για μεγάλο χρονικό διάστημα στο κρεβάτι λόγω ασθένειας. Έτσι, το δεύτερο και τελευταίο κεφάλαιο του δοκιμίου έφτασε στο τέλος του. Αφού παρουσιάσω όλο το υλικό, θα ήθελα να προχωρήσω στο συμπέρασμα. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΈτσι, ολοκληρώνοντας την εργασία μου, θα ήθελα να υπενθυμίσω για άλλη μια φορά τις κύριες διατάξεις της περίληψης, οι οποίες αποκαλύπτουν την ουσία του θέματος:

Η έλλειψη βαρύτητας εμφανίζεται όταν ένα σώμα πέφτει ελεύθερα μαζί με ένα στήριγμα, δηλ. η επιτάχυνση του σώματος και της στήριξης είναι ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας. 2) Υπάρχουν δύο τύποι έλλειψης βαρύτητας: στατική και δυναμική. 3) Η έλλειψη βαρύτητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή ορισμένων τεχνολογικών διεργασιών που είναι δύσκολο ή αδύνατο να εφαρμοστούν υπό επίγειες συνθήκες. 4) Η μελέτη της φλόγας σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας είναι απαραίτητη για την αξιολόγηση της αντοχής στη φωτιά ενός διαστημικού σκάφους και κατά την ανάπτυξη ειδικών μέσων πυρόσβεσης. 5) Η λεπτομερής κατανόηση της διαδικασίας βρασμού υγρού στο διάστημα είναι εξαιρετικά σημαντική για την επιτυχή λειτουργία διαστημικών σκαφών που μεταφέρουν τόνους υγρού καυσίμου επί του σκάφους. 6) Η επίδραση της έλλειψης βαρύτητας στον οργανισμό είναι αρνητική, καθώς προκαλεί αλλαγές σε μια σειρά από ζωτικές λειτουργίες του. Αυτό μπορεί να διορθωθεί δημιουργώντας τεχνητή βαρύτητα στο διαστημόπλοιο, περιορίζοντας τη μυϊκή δραστηριότητα των αστροναυτών κ.λπ. 7) Ένα άτομο μπορεί να χειρουργηθεί στο διάστημα, σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Αυτό απέδειξαν Γάλλοι γιατροί με επικεφαλής τον καθηγητή Dominique Martin από το Μπορντό. Έτσι, μπορείτε να βρείτε πολλές διαφορετικές πληροφορίες για την έλλειψη βαρύτητας, αλλά νομίζω ότι στη δουλειά μου το υλικό παρουσιάζεται με αρκετά λεπτομέρεια, αφού εξετάζεται από δύο διαφορετικές οπτικές γωνίες: φυσική και ιατρική. Η περίληψη περιέχει επίσης περιγραφές ορισμένων πειραμάτων που οι επιστήμονες διεξήγαγαν σε συνθήκες χωρίς βάρος. Αυτό, κατά τη γνώμη μου, δίνει μια σαφή ιδέα της έλλειψης βαρύτητας, του μηχανισμού εμφάνισής της, των χαρακτηριστικών αυτού του φαινομένου και της επίδρασης στο σώμα. Δύο απόψεις για το φαινόμενο της έλλειψης βαρύτητας -σωματική και ιατρική- αλληλοσυμπληρώνονται, αφού η ιατρική είναι αδύνατη χωρίς φυσική!

Βιβλιογραφία

/bibl/skylab/obl.html

/online/health/511/03_01

http

://

στοιχειώδες

Νέα

/164820?

σελίδα

http

://

www

google

http

://

epizodsspace

δοκιμαστικός πιλότος

βιβλιογραφία

Klusantsev

dom

σφαίρα

75/

Κλουσάντσεφ

_04

htm

)

http

://

www

/2006/09/28/

nevesomost

ανων

html

/tp/nr/pn.htm

Ειδήσεις RIA

http://24.ua/news/show/id/66415.htm

ΕΦΑΡΜΟΓΗ

Παράρτημα 1

Ρύζι. 1. Πειράματα για την παρακολούθηση των αλλαγών στη μάζα των αστροναυτών:
α - μέτρηση της μάζας των απορριμμάτων. β - μέτρηση του σωματικού βάρους των αστροναυτών. γ - μέτρηση της κατανάλωσης τροφίμων

Ρύζι. 2. Συσκευή για τον προσδιορισμό της μάζας των δειγμάτων υπό συνθήκες μηδενικής βαρύτητας:
1 - ελαστική επίστρωση

Ρύζι. 3. Εκπαίδευση εδάφους σε συσκευή για τη δημιουργία αρνητικής πίεσης στο κάτω μέρος του σώματος των αστροναυτών:
1 - συσκευή για τη δημιουργία αρνητικής πίεσης στο κάτω μέρος του σώματος των αστροναυτών. 2 - συσκευή για τον προσδιορισμό της αρτηριακής πίεσης. 3 - συσκευή για τη λήψη διανυσματικών καρδιογραφημάτων

Ρύζι. 4. Εργασία με τη συσκευή LBNP στον σταθμό Skylab (εικόνα)

Ρύζι. 5. Μελέτη της λειτουργίας της αιθουσαίας συσκευής σε περιστρεφόμενη καρέκλα

Ρύζι. 6. Μέτρηση σωματικού βάρους

Ρύζι. 7. Μελέτη της επίδρασης της έλλειψης βαρύτητας σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα και ιστούς

Ρύζι. 8. Μελέτη ύπνου και αντιδράσεων κατά τον ύπνο των αστροναυτών

Ρύζι. 9. Μελέτη των μεταβολικών χαρακτηριστικών ενός αστροναύτη κατά τη διάρκεια πειραμάτων σε εργόμετρο ποδηλάτου:
1 - εργόμετρο ποδηλάτου. 2 - μεταβολικός αναλυτής: 3 - επιστόμιο. 4 - σωλήνας? 5 - αισθητήρας για τη μέτρηση της θερμοκρασίας. 6 – ηλεκτρόδια

Μηχανισμοί ρύθμισης της κατάστασης του οξυγόνου στον άνθρωπο υπό συνθήκες προσομοίωσης των επιπτώσεων της έλλειψης βαρύτητας και κατά τη χρήση μεθόδων εντατικής θεραπείας 14.00 32 Αεροπορία, διαστημική και θαλάσσια ιατρική 14.00 37 Αναισθησιολογία και ανάνηψη
Περίληψη της διατριβής
Η εργασία πραγματοποιήθηκε στο Κρατικό Επιστημονικό Κέντρο της Ρωσικής Ομοσπονδίας - Ινστιτούτο Ιατρικών και Βιολογικών Προβλημάτων της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (SSC RF - IMBP RAS)
Συνθήκες για τη δημιουργία προσομοιωμένης έλλειψης βαρύτητας και τη μελέτη του χωρικού προσανατολισμού, ανάπτυξης και ανάπτυξης του σίτου κατά τη διάρκεια δοκιμών εδάφους ενός πρωτότυπου διαστημικού θερμοκηπίου με κυρτή επιφάνεια προσγείωσης
Μελέτη
ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΜΕΝΗΣ ΑΠΟΣΥΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΕΛΕΤΗ ΧΩΡΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ, ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΣΙΤΟΡΙΟΥ ΚΑΤΑ ΔΟΚΙΜΕΣ ΕΔΑΦΟΥ ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΥ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΜΕ ΣΥΓΚΥΠΤΩΣΗ
Σύνοψη μαθήματος φυσικής: "Σωματικό βάρος. Ανυπαρξία. Υπερφόρτωση"
Αφηρημένη
Στόχοι μαθήματος: να επαναλάβουν την έννοια του σωματικού βάρους, να καθορίσουν πώς αλλάζει το βάρος ενός σώματος όταν κινείται με επιτάχυνση, να εξετάσουν ποια είναι η αιτία της έλλειψης βαρύτητας και των υπερφόρτωσης.
Θέμα της προπόνησης: «Βαρύτητα και σωματικό βάρος. έλλειψη βαρύτητας"
Λύση
Στόχοι και στόχοι της προπονητικής συνεδρίας: βελτίωση της γνώσης για τη βαρυτική αλληλεπίδραση, εισαγωγή των φυσικών μεγεθών «βαρύτητα», «σωματικό βάρος», σχηματισμός ιδεών για το φαινόμενο της έλλειψης βαρύτητας, ανάπτυξη της ικανότητας απομόνωσης της δράσης
Νικολάι Νόσοφ. Δεν ξέρω στη Σελήνη
Εγγραφο
Σύμφωνα με το σχέδιο του αρχιτέκτονα Vertibutylkin, ακόμη και δύο περιστρεφόμενα κτίρια χτίστηκαν στην οδό Kolokolchikov.

Έχουμε συνηθίσει στο γεγονός ότι όλα τα αντικείμενα γύρω μας έχουν βάρος. Αυτό συμβαίνει επειδή η δύναμη της βαρύτητας τους έλκει στη Γη. Ακόμα κι αν πετάξουμε με αεροπλάνο ή πηδήξουμε με αλεξίπτωτο, το βάρος δεν εξαφανίζεται από πάνω μας. Τι συμβαίνει όμως αν εξαφανιστεί το βάρος, πότε συμβαίνει αυτό και ποια ενδιαφέροντα φαινόμενα παρατηρούνται σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας; Σχετικά με όλα αυτά - σε αυτήν την ανάρτηση.

Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης, που ανακαλύφθηκε από τον Νεύτωνα, δηλώνει ότι όλα τα σώματα με μάζα έλκονται μεταξύ τους. Για σώματα με μικρή μάζα, μια τέτοια έλξη πρακτικά δεν είναι αισθητή, αλλά εάν ένα σώμα έχει μεγάλη μάζα, όπως ο πλανήτης μας Γη (και η μάζα του σε κιλά εκφράζεται σε έναν 25ψήφιο αριθμό), τότε η έλξη γίνεται αισθητή. Επομένως, όλα τα αντικείμενα έλκονται από τη Γη - αν τα σηκώσετε, πέφτουν κάτω και όταν πέφτουν, η βαρύτητα τα πιέζει στην επιφάνεια. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι τα πάντα στη Γη έχουν βάρος, ακόμη και ο αέρας πιέζεται στη Γη από τη δύναμη της βαρύτητας και με το βάρος του πιέζει ό,τι βρίσκεται στην επιφάνειά της.

Πότε μπορεί να εξαφανιστεί το βάρος; Είτε όταν η δύναμη της βαρύτητας δεν επιδρά καθόλου στο σώμα, είτε όταν δρα, αλλά τίποτα δεν εμποδίζει το σώμα να πέσει ελεύθερα. Αν και η δύναμη της βαρύτητας μειώνεται με την απόσταση από τη Γη, ακόμη και σε υψόμετρο εκατοντάδων και χιλιάδων χιλιομέτρων παραμένει ισχυρή, επομένως η απαλλαγή από τη δύναμη της βαρύτητας δεν είναι εύκολη. Αλλά είναι πολύ πιθανό να βρεθείτε σε κατάσταση ελεύθερης πτώσης.

Για παράδειγμα, μπορείτε να βρεθείτε σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας εάν βρεθείτε σε ένα αεροπλάνο που κινείται κατά μήκος μιας ειδικής τροχιάς - ακριβώς όπως ένα σώμα που δεν θα παρεμποδιζόταν από την αντίσταση του αέρα.

Όλα μοιάζουν με αυτό:

Φυσικά, το αεροπλάνο δεν μπορεί να κινηθεί κατά μήκος μιας τέτοιας τροχιάς για μεγάλο χρονικό διάστημα, γιατί θα πέσει στο έδαφος. Επομένως, μόνο οι αστροναύτες που ζουν σε τροχιακό σταθμό αντιμετωπίζουν μακροχρόνιες παραμονές σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας. Και πρέπει να συνηθίσουν στο γεγονός ότι πολλά φαινόμενα που μας είναι γνωστά σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας συμβαίνουν εντελώς διαφορετικά από ό,τι στη Γη.

1) Σε μηδενική βαρύτητα, μπορείτε εύκολα να μετακινήσετε βαριά αντικείμενα και να μετακινηθείτε μόνοι σας με λίγη προσπάθεια. Είναι αλήθεια ότι για τον ίδιο λόγο, τυχόν αντικείμενα πρέπει να ασφαλίζονται ειδικά έτσι ώστε να μην πετούν γύρω από τον τροχιακό σταθμό και ενώ κοιμούνται, οι αστροναύτες σκαρφαλώνουν σε ειδικές σακούλες που είναι στερεωμένες στον τοίχο.

Η εκμάθηση της κίνησης με μηδενική βαρύτητα απαιτεί χρόνο και οι αρχάριοι δεν τα καταφέρνουν αμέσως. «Πιέζουν με όλη τους τη δύναμη και χτυπούν τα κεφάλια τους, μπλέκονται σε καλώδια και ούτω καθεξής, επομένως είναι μια πηγή ατελείωτης διασκέδασης», είπε ένας από τους Αμερικανούς αστροναύτες σχετικά με αυτό το θέμα.

2) Τα υγρά στην έλλειψη βαρύτητας παίρνουν σφαιρικό σχήμα. Δεν θα είναι δυνατό να αποθηκεύσουμε νερό, όπως έχουμε συνηθίσει στη Γη, σε ανοιχτό δοχείο, να το ρίχνουμε από ένα βραστήρα και να το ρίχνουμε σε ένα φλιτζάνι, ακόμη και να πλένουμε τα χέρια μας με τον συνηθισμένο τρόπο.

3) Η φλόγα σε συνθήκες μηδενικής βαρύτητας είναι πολύ αδύναμη και εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου. Αν ανάψετε ένα κερί υπό κανονικές συνθήκες, θα καεί έντονα μέχρι να καεί. Αλλά αυτό συμβαίνει επειδή ο θερμαινόμενος αέρας γίνεται ελαφρύτερος και ανεβαίνει, αφήνοντας χώρο για φρέσκο αέρα κορεσμένο με οξυγόνο. Στη μηδενική βαρύτητα, η μεταφορά αέρα δεν παρατηρείται και με την πάροδο του χρόνου, το οξυγόνο γύρω από τη φλόγα καίγεται και η καύση σταματά.

Κάψιμο κεριού υπό κανονικές συνθήκες και σε μηδενική βαρύτητα (δεξιά)

Αλλά μια σταθερή ροή οξυγόνου χρειάζεται όχι μόνο για την καύση, αλλά και για την αναπνοή. Επομένως, εάν ο αστροναύτης είναι ακίνητος (για παράδειγμα, κοιμάται), τότε ένας ανεμιστήρας πρέπει να τρέχει στο διαμέρισμα για να ανακατέψει τον αέρα.

4) Στη μηδενική βαρύτητα, είναι δυνατό να αποκτηθούν μοναδικά υλικά που είναι δύσκολο ή και αδύνατο να αποκτηθούν σε επίγειες συνθήκες. Για παράδειγμα, υπερκαθαρές ουσίες, νέα σύνθετα υλικά, μεγάλοι κανονικοί κρύσταλλοι ακόμα και φάρμακα. Εάν ήταν δυνατό να μειωθεί το κόστος παράδοσης φορτίου στην τροχιά και πίσω, αυτό θα έλυνε πολλά τεχνολογικά προβλήματα.

5) Σε μηδενική βαρύτητα στον τροχιακό σταθμό, ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά κάποια άγνωστα φαινόμενα στο παρελθόν. Για παράδειγμα, ο σχηματισμός δομών που μοιάζουν με κρυσταλλικές στο πλάσμα ή το «φαινόμενο Dzhanibekov» - όταν ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο αλλάζει ξαφνικά τον άξονα περιστροφής του κατά 180 μοίρες σε ορισμένα διαστήματα.

Φαινόμενο Dzhanibekov:

6) Η έλλειψη βαρύτητας έχει σημαντική επίδραση στους ανθρώπους και τους ζωντανούς οργανισμούς. Αν και είναι δυνατό να προσαρμοστούμε στη ζωή με μηδενική βαρύτητα, δεν είναι τόσο εύκολο. Βρίσκοντας τον εαυτό σας σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας για πρώτη φορά, ένα άτομο χάνει τον προσανατολισμό του στο χώρο, εμφανίζεται ζάλη, επειδή η αιθουσαία συσκευή σταματά να λειτουργεί κανονικά. Άλλες αλλαγές στο σώμα περιλαμβάνουν την ανακατανομή του υγρού στο σώμα, η οποία προκαλεί το πρήξιμο του προσώπου και τη βουλωμένη μύτη, την αύξηση του ύψους λόγω της απώλειας φορτίου στη σπονδυλική στήλη και με παρατεταμένη έκθεση στην έλλειψη βάρους, την ατροφία των μυών και τα οστά χάνουν δυνάμεις. Για να μειωθούν οι αρνητικές αλλαγές, οι αστροναύτες πρέπει να εκτελούν τακτικά ειδικές ασκήσεις.

Μετά την επιστροφή τους στη Γη, οι αστροναύτες πρέπει να προσαρμοστούν εκ νέου στις προηγούμενες συνθήκες, όχι μόνο σωματικά, αλλά και ψυχολογικά. Μπορεί, για παράδειγμα, από συνήθεια να αφήσουν ένα ποτήρι στον αέρα, ξεχνώντας ότι θα πέσει.

«Φυσική της έλλειψης βαρύτητας». Οι αστροναύτες στον ISS μας λένε πώς λειτουργούν οι νόμοι της φυσικής σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας:

Τι είναι αυτό - έλλειψη βαρύτητας; Παρουσίαση με θέμα "φυσική έλλειψης βαρύτητας" Μήνυμα για το θέμα έλλειψη βαρύτητας

Η έλλειψη βαρύτητας στη Γη

Φυσική Έκφραση

Σύνοψη μαθήματος φυσικής: "Σωματικό βάρος. Ανυπαρξία. Υπερφόρτωση"

Θέμα της προπόνησης: «Βαρύτητα και σωματικό βάρος. έλλειψη βαρύτητας"

Νικολάι Νόσοφ. Δεν ξέρω στη Σελήνη