Mi ez a súlytalanság? Előadás a "súlytalanság fizika" témában Üzenet a súlytalanság témában

A súly az az erő, amellyel bármely test egy felületre, támasztékra vagy felfüggesztésre hat. A súly a Föld gravitációs vonzása miatt keletkezik. Számszerűen a súly egyenlő a gravitációs erővel, de ez utóbbit a test tömegközéppontjára, míg a súlyt a támasztékra.

Súlytalanság - nulla súly, akkor fordulhat elő, ha nincs gravitációs erő, vagyis a test kellően távol van azoktól a masszív tárgyaktól, amelyek vonzhatják.

A Nemzetközi Űrállomás 350 km-re található a Földtől. Ezen a távolságon a gravitációs gyorsulás (g) 8,8 m/s2, ami mindössze 10%-kal kevesebb, mint a bolygó felszínén.

Ez a gyakorlatban ritkán látható – a gravitációs hatás mindig létezik. Az ISS űrhajósaira továbbra is hatással van a Föld, de ott van a súlytalanság.

A súlytalanság másik esete akkor fordul elő, amikor a gravitációt más erők kompenzálják. Az ISS például ki van téve a gravitációnak, a távolság miatt kissé csökkent, de az állomás körpályán is mozog szökési sebességgel, és a centrifugális erő kompenzálja a gravitációt.

Súlytalanság a Földön

A súlytalanság jelensége a Földön is lehetséges. A gyorsulás hatására a testtömeg csökkenhet, sőt negatív is lehet. A fizikusok klasszikus példája a zuhanó lift.

Ha a felvonó gyorsulással lefelé mozog, akkor a felvonó padlójára nehezedő nyomás és ezáltal a súly is csökken. Sőt, ha a gyorsulás egyenlő a gravitáció gyorsulásával, vagyis a lift leesik, akkor a testek súlya nullává válik.

Negatív súly figyelhető meg, ha a felvonó mozgásának gyorsulása meghaladja a gravitáció gyorsulását - a benne lévő testek „ragadnak” a kabin mennyezetére.

Ezt a hatást széles körben használják a súlytalanság szimulálására az űrhajósok kiképzésében. Az edzőkamrával felszerelt repülőgép jelentős magasságba emelkedik. Ezt követően egy ballisztikus pályán lezuhan, valójában a gép szintet vesz fel a föld felszínén. 11 ezer méterről búvárkodva 40 másodperc súlytalanságot kaphat, amit edzésre használnak.

Van egy tévhit, hogy az ilyen emberek összetett figurákat hajtanak végre, például a „Neszterov-hurkot” a súlytalanság elérése érdekében. Valójában olyan módosított sorozatú utasszállító repülőgépeket használnak, amelyek nem képesek bonyolult manőverekre.

Fizikai kifejezés

A súly (P) fizikai képlete egy támasz gyorsított mozgása során, legyen az zuhanó míder vagy búvárrepülőgép, a következő:

ahol m a testtömeg,
g – szabadesés gyorsulás,
a a támasz gyorsulása.

Ha g és a egyenlő, akkor P=0, azaz súlytalanság érhető el.

Olyan időket élünk, amikor az űrhajók Föld körüli repülései, a Holdra és a Naprendszer más bolygóira már nem meglepőek. Tudjuk, hogy repülés közben az űrhajósok és az űrhajókon lévő összes tárgy különleges állapotban van, amelyet súlytalanság állapotának neveznek. Milyen állapot ez, és megfigyelhető-e a Földön? A súlytalanság összetett fizikai jelenség. Ahhoz, hogy megértsd, emlékezned kell valamire a fizika kurzusból.

Tehát a test súlya alatt azt az erőt értjük, amellyel a test a Földhöz való vonzódás következtében a támasztékot nyomja.

Képzelje el, hogy a támasz és a test szabadon esik. Végül is a támasz egy test is, amelyre a gravitáció hat. Mekkora lesz a test súlya ebben az esetben: milyen erővel hat a test a támasztékra?

Végezzünk egy kísérletet. Vegyünk egy kis testet, és akassza fel egy fix támaszra rögzített rugóra. A gravitáció hatására a test elkezd lefelé mozogni, így a rugó addig nyúlik, amíg rugalmas erő nem keletkezik benne, ami kiegyenlíti a gravitációs erőt. Ha levágja a rugót és a testet tartó szálat, akkor a rugó és a test leesik. Látható, hogy az ősz folyamán a tavaszi feszültség megszűnik, és visszanyeri eredeti méretét.

Mi történik? Ha egy testes rugó leesik, az feszítetlen marad. Vagyis a zuhanó test nem hat a vele együtt eső rugóra. Ebben az esetben a test súlya nulla, de a test és a rugó leesik, ami azt jelenti, hogy a gravitációs erő továbbra is rájuk hat.

Ugyanígy, ha a test és az állvány vagy támasz, amelyen a test fekszik, szabadon esik, akkor a test nem gyakorol nyomást az állványra vagy a támasztékra. Ebben az esetben a testtömeg nulla lesz.

Hasonló jelenségek figyelhetők meg az űrhajókon és a műholdakon. A Föld körül keringő műhold, az űrhajós és a műhold belsejében lévő összes test folyamatos szabadesésben van (úgy tűnik, a Földre esnek). Ennek eredményeként a testek esés közben nem gyakorolnak nyomást a támasztékra, és nem feszítik meg a rugót. Az ilyen testekről azt mondják, hogy súlytalanságban vannak („nincs súly”, a súly nulla).

Az űrhajóban nem rögzített testek szabadon „lebegnek”. Az edénybe öntött folyadék nem nyomja az edény fenekét és falait, így nem folyik ki az edényben lévő lyukon keresztül. Az óra ingák bármilyen helyzetben nyugszanak, ahol hagyták őket. Az űrhajósnak nincs szüksége erőfeszítésre, hogy karját vagy lábát nyújtott helyzetben tartsa. Eltűnik az elképzelése arról, hogy hol van fent és hol van lent. Ha megadja a test sebességét a műholdkabinhoz képest, akkor az egyenes vonalúan és egyenletesen fog mozogni, amíg más testekkel nem ütközik.

blog.site, az anyag teljes vagy részleges másolásakor az eredeti forrásra mutató hivatkozás szükséges.

« Fizika - 10. osztály"

Emlékezz a gravitáció definíciójára. Eltűnhet?

Mint tudjuk, a gravitáció az az erő, amellyel a Föld vonzza a felszínén vagy annak közelében található testet.

Testsúly az az erő, amellyel ez a test egy vízszintes támasztékra hat, vagy megfeszíti a felfüggesztést.

A súly nem semmilyen konkrét természetű erő. Ezt a nevet a rugalmas erő megnyilvánulásának egy speciális esete kapta.

A súly közvetlenül a rugós mérleg serpenyőjére hat, és megfeszíti a rugót; ennek az erőnek a hatására forog a karmérleg igája.
Magyarázzuk meg ezt egy egyszerű példával.

Legyen az A test egy vízszintes B támasztékon (3.9. ábra), amely mérleg serpenyőként szolgálhat.
A gravitációs erőt -vel, a testnek a támasztékra (súlyra) ható nyomását 1-gyel jelöljük.
A talajreakcióerő modulusa megegyezik a Newton harmadik törvénye szerinti 1 tömegmodulussal.

Az erő az 1 súllyal ellentétes irányba hat
A talajreakció erő nem a támasztékra, hanem a rajta elhelyezkedő testre hat.

Míg a gravitációs erő a testnek a Földdel való kölcsönhatásából adódik, az 1-es súly egy teljesen más kölcsönhatás eredményeként jelenik meg - az A test és a B támasz kölcsönhatásaként.
Ezért a súlynak vannak olyan jellemzői, amelyek jelentősen megkülönböztetik a gravitációtól.

A súly legfontosabb jellemzője, hogy értéke attól függ, hogy milyen gyorsulással mozog a támasz.

Amikor a testeket a pólusról az egyenlítőre helyezik át, súlyuk megváltozik, mivel a Föld napi forgása miatt a testtel rendelkező mérlegek centripetális gyorsulással rendelkeznek az egyenlítőn.
Newton második törvénye szerint az egyenlítőn elhelyezkedő testre ez van

ahol N a testtömeggel egyenlő talajreakcióerő.

A póluson a test súlya megegyezik a gravitációs erővel. Nyilvánvaló, hogy a sarkon a testsúly nagyobb, mint az egyenlítőn.

Koncentráljunk egy egyszerűbb esetre.
Legyen a test rugós skálán egy gyorsulással mozgó liftben.
Newton második törvénye szerint

Irányítsuk függőlegesen lefelé a Földhöz tartozó vonatkoztatási rendszer OY koordinátatengelyét.
Írjuk fel a test mozgásegyenletét erre a tengelyre vetítve:

ma y = F y + N y.

Ha a gyorsulás lefelé irányul, akkor a vektorok vetületeit moduljaikban kifejezve ma = F - N kapjuk. Mivel N = F 1, akkor ma = F - F 1.
Innen világos, hogy csak a = 0-nál a súly egyenlő azzal az erővel, amellyel a testet a Föld vonzza (F 1 = F). Ha a ≠ 0, akkor F 1 = F - ma = m(g - a).

A test súlya attól a gyorsulástól függ, amellyel a támasz elmozdul, és ennek a gyorsulásnak a megjelenése egyenértékű a gravitációs gyorsulás változásával.
Ha például a felvonó szabadon zuhanni kényszerül, azaz a = g, akkor F 1 = m(g - g) = 0, a test súlytalanság állapotában van.

A testek súlytalansági állapotának kialakulása azt jelenti, hogy a testek nem nyomják a támasztékot, így nem hat rájuk a támasz reakcióereje, csak a gravitációs erő hatására mozognak a Föld felé.

A súlytalanság természete azonos a liftben és a műholdban lévő testeknél?

A súlytalanság mechanikai lényege, hogy a Földhöz képest a szabadesés gyorsulásával mozgó referenciakeretben minden olyan jelenség eltűnik, amelyet a gravitáció okoz a Földön.

Sokszor végeztek kísérleteket, amelyek során a súlytalanság állapota jött létre. Például a gép felgyorsul, és egy bizonyos pillanattól kezdve szigorúan egy parabola mentén mozog, amely levegő hiányában lenne.

Ugyanakkor a kabinban szokatlan jelenségek figyelhetők meg: az inga eltérített helyzetben lefagy, az üvegből kifröccsent víz nagy gömb alakú cseppként lóg a levegőben, mellette pedig minden egyéb tárgy, tömegüktől függetlenül, ill. formál, lefagy, mintha láthatatlan szálakon lógna.

Ugyanez történik egy űrhajó kabinjában, amikor az pályán mozog.
A Föld feletti nagy magasságban szinte nincs levegő, így nem kell hajtóművekkel kompenzálni az ellenállását.
A repülés pedig nem egy percig tart, hanem sok napig.

Kezdőlap > Absztrakt

RF OKTATÁSI ÉS TUDOMÁNYOS MINISZTÉRIUM

ÖNKORMÁNYZATI OKTATÁSI INTÉZMÉNY 4. KÖZÉPISKOLA az I.S. Fekete FIZIKÁBÓL A TÉMÁBAN: SÚLYTALANSÁG

Elkészült munka:

4. sz. középiskolás

10 "B" osztály Khlusova Anastasia

Felügyelő:

Lebedeva Natalja Jurjevna

fizika tanár

Bevezetés
1. fejezet Testsúly és súlytalanság
1.1. Testsúly
1.2. Gyorsulással mozgó test súlya
1.3. Súlytalanság
1.4. Ez érdekes
1.4.1. Láng nulla gravitációban
2. fejezet Az ember és a súlytalanság
2.2. Működés nulla gravitáció mellett
2.3. Űrfejlesztések alkalmazása a Földön
Következtetés
Irodalom
Alkalmazás

Bevezetés

A súlytalanság jelensége mindig is felkeltette az érdeklődésemet. Természetesen mindenki repülni akar, és a súlytalanság valami közel áll a repülés állapotához. A kutatás megkezdése előtt csak azt tudtam, hogy a súlytalanság az űrben, űrhajón megfigyelhető állapot, amelyben minden tárgy repül, és az űrhajósok nem tudnak lábra állni, mint a Földön. A súlytalanság inkább problémát jelent az űrhajós számára, mint szokatlan jelenség. Az űrrepülés során egészségügyi problémák léphetnek fel, a leszállás után az űrhajósokat újra meg kell tanítani járni és állni. Ezért nagyon fontos tudni, hogy mi a súlytalanság, és hogyan befolyásolja a világűrben utazók közérzetét. Ennek eredményeként meg kell oldani ezt a problémát olyan programok létrehozásával, amelyek csökkentik a súlytalanság szervezetre gyakorolt ​​​​káros hatásainak kockázatát. Munkám célja, hogy a súlytalanság fogalmát komplex formában adjam meg (vagyis több oldalról szemléljem), hogy megjegyezzem e fogalom relevanciáját nem csak a világűr, az emberre gyakorolt ​​negatív hatás vizsgálata keretében. , hanem a Földön kitalált technológia felhasználásának lehetőségének keretein belül is e hatás csökkentésére; egyes, földi körülmények között nehezen vagy egyáltalán nem megvalósítható technológiai folyamatok végrehajtása. Ennek az esszének a céljai:

Ismerje meg e jelenség előfordulási mechanizmusát; Írja le ezt a mechanizmust matematikailag és fizikailag; Mondjon el érdekes tényeket a súlytalanságról; Megérteni, hogyan hat a súlytalanság állapota az emberek egészségére egy űrhajóban, állomáson stb., vagyis nézze meg a súlytalanságot biológiai és orvosi szempontból; Az anyagot feldolgozni, az általánosan elfogadott szabályok szerint elrendezni;

6) Készítsen prezentációt a feldolgozott anyag alapján! Az esszém megírásához használt források tankönyvek, enciklopédiák és az internet voltak.

1. fejezet Testsúly és súlytalanság

1.1. Testsúly

A testsúly fogalmát széles körben használják a technikában és a mindennapi életben. Testsúly a gravitáció jelenlétében az összes támaszra és felfüggesztésre ható teljes rugalmas erő. A P test súlya, vagyis az az erő, amellyel a test a támaszra hat, és az F Y rugalmassági erő, amellyel a támasz a testre hat (1. ábra), Newton harmadik törvényének megfelelően egyenlő nagysága és ellentétes irányú: P = - F y Ha a test nyugalomban van vízszintes felületen, vagy egyenletesen mozog és csak az F T gravitációs erő és az F Y rugalmas erő hat rá a támasz oldaláról, akkor a ezen erők vektorösszegének egyenlősége nullával a következő: F T = - F Y. A P = -F y és F T = - F Y kifejezéseket összehasonlítva P = F T, azaz egy test P súlyát kapjuk rögzített vízszintes támaszték egyenlő az F T gravitációs erővel, de ezek az erők különböző testekre vonatkoznak. A test és a támasz gyorsított mozgása esetén a P súly eltér az F T gravitációs erőtől. Newton második törvénye szerint, amikor egy m tömegű test az F T gravitáció és az F y rugalmassági erő hatására a gyorsulással mozog. , az F T + F Y = ma egyenlőség teljesül. A P = -F у és F Т + F У = ma egyenletekből a következőket kapjuk: P = F Т – ma = mg – ma, vagy P = m(g – a). Tekintsük a felvonó mozgásának esetét, amikor az a gyorsulás függőlegesen lefelé irányul. Ha az OY koordinátatengely (2. ábra) függőlegesen lefelé irányul, akkor a P, g és a vektorok párhuzamosak az OY tengellyel, és vetületük pozitív; akkor a P = m(g – a) egyenlet a következő alakot ölti: P y = m(g У – a У). Mivel a vetületek pozitívak és párhuzamosak a koordinátatengellyel, helyettesíthetők vektormodulokkal: P = m(g – a). Annak a testnek a súlya, amelynek szabad gyorsulási iránya, esése és gyorsulása egybeesik, kisebb, mint egy nyugalmi test súlya.

1.2. Gyorsulással mozgó test súlya

A gyorsított liftben lévő test súlyáról beszélve három esetet veszünk figyelembe (kivéve a nyugalmi vagy egyenletes mozgás esetét): Ez a három eset minőségileg nem merít ki minden helyzetet. Érdemes a 4. esetet figyelembe venni, hogy az elemzés teljes legyen. (Valóban, a második esetben azt jelenti, hogy a< g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a >g vizsgálatlan maradt.) Ehhez olyan kérdést tehet fel a tanulóknak, amely kezdetben meglep : "Hogyan mozogjon a lift, hogy valaki a mennyezeten járhasson?" A diákok gyorsan „kitalálják”, hogy a liftnek mozognia kell le- gyorsulással nagy g. Valóban: a lefelé haladó felvonó növekvő gyorsulásával a P=mg-ma képlet szerint a test súlya csökken. Amikor az a gyorsulás egyenlő g-vel, a súly nullává válik. Ha tovább növeljük a gyorsulást, feltételezhetjük, hogy a testsúly irányt fog változtatni.

Ezt követően az ábrán ábrázolhatja a testtömeg-vektort:

Ezt a problémát a fordított megfogalmazással is meg lehet oldani: "Mekkora lesz egy test súlya egy a > g gyorsulással lefelé mozgó liftben?" Ez a feladat egy kicsit nehezebb, mert... a tanulóknak le kell győzniük a gondolkodás tehetetlenségét, és fel kell váltaniuk a „fel” és „le” felcserélést. Kifogás lehet, hogy a 4. esetet nem tárgyalják a tankönyvek, mert a gyakorlatban nem fordul elő. De a lift leesése is csak problémák esetén fordul elő, de ennek ellenére figyelembe kell venni, mert kényelmes és hasznos. A lefelé vagy felfelé irányuló gyorsulású mozgás nemcsak felvonóban vagy rakétában figyelhető meg, hanem műrepülő repülőgép mozgatásakor is, valamint test mozgatásakor domború vagy konkáv híd mentén. A vizsgált 4. eset a „holt hurok” mentén történő mozgásnak felel meg. Felső pontján a gyorsulás (centripetális) lefelé, a támasztó reakcióerő lefelé, a testsúly pedig felfelé irányul. Képzeljünk el egy szituációt: egy űrhajós elhagyta a hajót az űrbe, és egy egyedi rakétahajtómű segítségével sétál a környéken. Visszatérve egy kicsit túl sokáig hagyta bekapcsolva a motort, túlzott sebességgel közelítette meg a hajót, és ráütött a térdére. Nem fog fájni neki? „Nem fog: végül is nulla gravitáció esetén az űrhajós könnyebb, mint egy toll” – ezt a választ hallhatod. A válasz helytelen. Amikor leestél egy kerítésről a Földön, te is súlytalanságban voltál. Mert amikor a földfelszínnek ütköztél, érezhető túlterhelést éreztél, minél keményebb a hely, ahová esett, és annál nagyobb a sebességed a talajjal való érintkezés pillanatában. A súlytalanságnak és a súlynak semmi köze az ütközéshez. Itt a tömeg és a sebesség számít, nem a súly. És mégis, amikor egy űrhajós eltalál egy hajót, nem fog annyira fájni, mint amikor a földet éri (egyéb dolgok azonosak: egyenlő tömegek, relatív sebességek és azonos keménységű akadályok). A hajó tömege sokkal kisebb, mint a Föld tömege. Ezért a hajó ütközésekor az űrhajós mozgási energiájának egy észrevehető része átalakul a hajó mozgási energiájává, és kevesebb deformáció marad. A hajó további sebességet kap, és az űrhajós fájdalma nem lesz olyan erős.

1.3. Súlytalanság

Ha egy test egy támasztékkal együtt szabadon esik, akkor a = g, akkor a P = m(g – a) képletből az következik, hogy P = 0. A súly eltűnése, amikor a támasz a szabadesés gyorsulásával mozog csak a a gravitáció hatását ún súlytalanság . Kétféle súlytalanság létezik. Statikus súlytalanságnak nevezzük azt a fogyást, amely az égitestektől nagy távolságra, a gravitáció gyengülése miatt következik be. Az az állapot pedig, amelyben az ember orbitális repülés közben van, dinamikus súlytalanság. Pontosan ugyanúgy jelennek meg. Az ember érzései ugyanazok. De az okok különbözőek. Repülés közben az űrhajósok csak a dinamikus súlytalansággal foglalkoznak. A „dinamikus súlytalanság” kifejezés jelentése: „mozgás közben fellépő súlytalanság”. Csak akkor érezzük a Föld vonzását, ha ellenállunk neki. Csak akkor, ha „megtagadjuk” az esést. És amint „megegyeztünk” a bukásban, a nehézség érzése azonnal eltűnik. Képzeld el - sétálsz egy kutyával, és egy hevederen tartja. A kutya rohant valahova, és meghúzta a szíjat. A szíj feszülését – a kutya „húzását” – csak addig érzi, amíg ellenáll. Ha pedig a kutya után futsz, a heveder megereszkedik, és megszűnik a vonzás érzése. Ugyanez történik a Föld gravitációjával. A gép repül. A pilótafülkében két ejtőernyős ugrásra készült. A föld lehúzza őket. És még mindig ellenállnak. Lábunkat a gép padlóján pihentettük. Érzik a Föld gravitációját – a talpukat erőteljesen a padlóhoz nyomják. Érzik a súlyukat. – Feszes a szíj. De megegyeztek, hogy követik, amerre a Föld húzta őket. A nyílás szélére álltunk és leugrottunk. – A szíj megereszkedett. A Föld gravitációjának érzése azonnal eltűnt. Súlytalanná váltak. Elképzelhető ennek a történetnek a folytatása. Az ejtőernyősökkel egy időben egy nagy üres dobozt dobtak le a gépről. És most két ember, akik nem nyitották ki az ejtőernyőjüket, és egy üres doboz repül egymás mellett, ugyanolyan sebességgel, a levegőben hömpölyögve. Az egyik férfi kinyúlt, megmarkolt egy közelben repülő dobozt, kinyitotta az ajtaját, és behúzta magát. Most két ember közül az egyik a dobozon kívül, a másik a dobozon belül repül. Teljesen más érzéseik lesznek. A kint repülő látja és érzi, hogy gyorsan repül lefelé. A szél a fülébe fütyül. A közeledő Föld látható a távolban. A dobozban repülő pedig becsukta az ajtót, és a falakról lökdösve kezdett „körbeúszni” a dobozt. Úgy tűnik neki, hogy a doboz nyugodtan áll a Földön, és miután lefogyott, lebeg a levegőben, mint egy hal az akváriumban. Szigorúan véve nincs különbség a két ejtőernyős között. Mindkettő ugyanolyan sebességgel repül a Föld felé, mint egy kő. De az egyik azt mondaná: „Repülök”, a másik: „A helyben lebegek”. A helyzet az, hogy az egyiket a Föld, a másikat pedig a doboz, amelyben repül, irányítja. Pontosan így alakul ki a dinamikus súlytalanság állapota egy űrhajó kabinjában. Elsőre ez érthetetlennek tűnhet. Úgy tűnik, hogy az űrhajó a Földdel párhuzamosan repül, mint egy repülőgép. De egy vízszintesen repülő síkban nincs súlytalanság. De tudjuk, hogy a műholdas űrszonda folyamatosan zuhan. Sokkal inkább úgy néz ki, mint egy repülőgépről leejtett doboz, mint egy repülőgép. A dinamikus súlytalanság néha előfordul a Földön. Például a toronyból vízbe repülő úszók és búvárok súlytalanok. A síelők néhány másodpercig súlytalanok egy síugrás során. A kőként zuhanó ejtőernyősök súlytalanok, amíg ki nem nyitják az ejtőernyőjüket. Az űrhajósok képzéséhez harminc-negyven másodpercig súlytalanságot hoznak létre a repülőgépben. Ehhez a pilóta egy „csúszdát” készít. Felgyorsítja a gépet, meredeken szárnyal felfelé, és leállítja a motort. A gép tehetetlenségből repülni kezd, mint egy kéz által dobott kő. Először egy kicsit emelkedik, majd ívet ír le, lefelé fordul. Merülés a Föld felé. Ez idő alatt a gép szabadesés állapotában van. És ez idő alatt igazi súlytalanság uralkodik a kabinjában. Ezután a pilóta újra bekapcsolja a motort, és óvatosan kihozza a gépet a merülésből normál vízszintes repülésbe. A motor bekapcsolásakor a súlytalanság azonnal eltűnik. Súlytalan állapotban a gravitáció a súlytalan állapotban lévő test minden részecskéjére hat, de a test felületére nincsenek olyan külső erők (például támogatási reakciók), amelyek a részecskék egymásra gyakorolt ​​kölcsönös nyomását okozhatnák. . Hasonló jelenség figyelhető meg mesterséges földi műholdban (vagy űrhajóban) elhelyezkedő testeknél is; ezek a testek és valamennyi részecskéjük, miután a műholddal együtt megkapták a megfelelő kezdeti sebességet, gravitációs erők hatására egyenlő gyorsulásokkal mozognak pályájuk mentén, mintha szabadok lennének, anélkül, hogy kölcsönös nyomást gyakorolnának egymásra, azaz súlytalanság állapota. A felvonó testéhez hasonlóan rájuk is hat a gravitációs erő, de a testek felületére nem hatnak olyan külső erők, amelyek a testek vagy részecskéik egymásra gyakorolt ​​kölcsönös nyomását okozhatnák. Általánosságban elmondható, hogy egy test külső erők hatására súlytalanság állapotba kerül, ha: a) a ható külső erők csak tömegek (gravitációs erők); b) ezeknek a tömegerőknek a tere lokálisan homogén, azaz a térerők minden helyzetben gyorsulást kölcsönöznek a test minden olyan részecskéjének, amelyek nagysága és iránya azonos; c) a test összes részecskéjének kezdeti sebessége nagyságban és irányban azonos (a test transzlációsan mozog). Így minden olyan test, amelynek méretei kicsik a Föld sugarához képest, és amely szabad transzlációs mozgást végez a Föld gravitációs mezőjében, egyéb külső erők hiányában súlytalanság állapotába kerül. Az eredmény hasonló lesz bármely más égitest gravitációs mezőjében történő mozgás esetén is. A súlytalanság és a mesterséges földi műholdak, űrhajók és hordozórakétáik műszereinek és szerelvényeinek létrehozásának és hibakeresésének szárazföldi körülményei közötti jelentős különbség miatt a súlytalanság problémája fontos helyet foglal el az asztronautika egyéb problémái között. Ez azoknál a rendszereknél a legjelentősebb, amelyek tartályai részben folyadékkal vannak feltöltve. Ide tartoznak a folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművekkel (folyékony sugárhajtású hajtóművek) felszerelt meghajtórendszerek, amelyeket az űrrepülési körülmények között történő ismételt aktiválásra terveztek. Súlytalanság körülményei között a folyadék tetszőleges helyet foglalhat el a tartályban, megzavarva ezzel a rendszer normál működését (például az üzemanyagtartályokból az alkatrészek ellátását). Ezért a folyékony meghajtórendszerek nulla gravitációs körülmények közötti indításának biztosítására a következőket alkalmazzák: a folyékony és gázfázisok elválasztása az üzemanyagtartályokban rugalmas elválasztókkal; a folyadék egy részének rögzítése a rácsrendszerek szívóberendezésénél (Agena rakétafokozat); rövid távú túlterhelések (mesterséges „gravitáció”) létrehozása a fő meghajtórendszer bekapcsolása előtt segédrakétahajtóművek segítségével, stb. Különleges technikák alkalmazása szükséges a folyékony és gázfázisok súlytalan körülmények közötti szétválasztásához is számos esetben az életfenntartó rendszer egységei, az áramellátó rendszer üzemanyagcelláiban (például a kondenzátum összegyűjtése porózus kanócrendszerrel, a folyékony fázis elválasztása centrifugával). Az űrhajók mechanizmusait (napelemek, antennák nyitásához, dokkoláshoz stb.) úgy tervezték, hogy nulla gravitációs körülmények között működjenek. A súlytalansággal bizonyos, földi körülmények között nehezen vagy egyáltalán nem megvalósítható technológiai folyamatok hajthatók végre (például a teljes térfogatban egyenletes szerkezetű kompozit anyagok előállítása, olvadt anyagból a felületi feszültségi erők hatására precíz gömb alakú testek előállítása stb.). Első alkalommal a Szojuz-6 szovjet űrszonda (1969) repülése során végeztek kísérletet különböző anyagok vákuumsúlytalansági körülmények között történő hegesztésére. Számos technológiai kísérlet (hegesztés, olvadt anyagok áramlásának és kristályosodásának vizsgálata stb.). ) a Skylab amerikai orbitális állomáson hajtották végre (1973). A tudósok különféle kísérleteket végeznek az űrben, kísérleteket végeznek, de ezeknek a tevékenységeknek a végeredményéről kevés fogalmuk van. De ha egy kísérlet bizonyos eredményt ad, akkor azt sokáig ellenőrizni kell, hogy végül megmagyarázza és a gyakorlatban alkalmazza a megszerzett tudást. Az alábbiakban néhány, a súlytalansággal kapcsolatos kísérlet leírását és érdekes híreit közöljük, amelyeken még dolgoznak.

1.4. Ez érdekes

1.4.1. Láng nulla gravitációban A Földön a gravitáció hatására konvekciós áramok keletkeznek, amelyek meghatározzák a láng alakját. Forró koromrészecskéket emelnek ki, amelyek látható fényt bocsátanak ki. Ennek köszönhetően látjuk a lángot. Nulla gravitációban nincsenek konvekciós áramok, a koromrészecskék nem emelkednek fel, a gyertya lángja gömb alakú. Mivel a gyertya anyaga telített szénhidrogének keveréke, égéskor hidrogén szabadul fel, ami kék lánggal ég. A tudósok megpróbálják megérteni, hogyan és miért terjed a tűz nulla gravitáció mellett. A lángok nulla gravitációs körülmények között történő tanulmányozása szükséges az űrhajó tűzállóságának felméréséhez és speciális tűzoltó eszközök kifejlesztéséhez. Így biztosíthatja az űrhajósok és a járművek biztonságát.

1.4.2. A folyadék vibrációja felgyorsítja annak forrását nulla gravitáció mellett Nulla gravitáció esetén a forralás sokkal lassabb folyamattá válik. Amint azonban francia fizikusok felfedezték, a folyadék rezgése hirtelen felforráshoz vezethet. Ez az eredmény hatással van az űriparra. Mindannyian nem egyszer megfigyeltük a folyadék fázisátalakulását gázzá magas hőmérséklet hatására, vagyis egyszerűen fogalmazva a forrási folyamatot. A hőforrástól leszakadva gőzbuborékok rohannak felfelé, és egy új adag folyadék érkezik helyettük. Ennek eredményeként a forralás a folyadék aktív keveredésével jár együtt, ami nagymértékben megnöveli annak gőzzé alakulásának sebességét. Ebben az erőszakos folyamatban kulcsszerepet játszik a buborékra ható Arkhimédész-erő, amely viszont a gravitációs erő miatt létezik. Súlytalanság körülményei között nincs súly, nincs „nehezebb” és „könnyebb” fogalma, ezért a felmelegített gőz buborékai nem úsznak sehol. A fűtőelem körül gőzréteg képződik, amely megakadályozza a hő átadását a folyadék teljes térfogatára. Emiatt a folyadékok forralása súlytalanságban (de azonos nyomáson, és nem vákuumban!) teljesen másképp fog lezajlani, mint a Földön. Ennek a folyamatnak a részletes ismerete rendkívül fontos a fedélzetén tonna folyékony üzemanyagot szállító űrhajók sikeres működéséhez. Ennek a folyamatnak a megértéséhez nagyon fontos megérteni, hogy milyen fizikai jelenségek gyorsíthatják fel a forráspontot nulla gravitációban. Francia fizikusok nemrégiben megjelent tanulmánya egy kísérleti tanulmány eredményeit írja le arról, hogy a magas frekvenciájú rezgések hogyan befolyásolják a forráspontot. A kutatók a folyékony hidrogént, a legkönnyebb rakéta-üzemanyagot választották munkaanyagként. A súlytalanság állapotát mesterségesen, egy erős inhomogén mágneses tér segítségével hozták létre, ami éppen kompenzálta a gravitációs erőt (a mágneses levitációról a Mágneses szupravezetés: levitáció folyékony oxigénben című cikkünkben olvashat). A minta hőmérsékletét és nyomását úgy választottuk meg, hogy a fázisátalakulás a lehető leglassabban menjen végbe, és minden jellemzője észrevehető legyen. A francia fizikusok kísérleteinek fő eredménye, hogy súlytalanság körülményei között a rezgés felgyorsítja a folyadék gőzzé alakulását. A rezgés hatására az enyhén túlhevített folyadék belsejében „térfogati hullámok” jelennek meg: apró, milliméteres méretű gőzbuborékok hálózata a folyadékban. Eleinte ezek a buborékok lassan nőnek, de az expozíció kezdetétől számított 1-2 másodperc elteltével az egész folyamat élesen felgyorsul: a folyadék szó szerint felforr. A szerzők szerint ennek a viselkedésnek két oka van. Először is, míg a gőzbuborékok kicsik, a folyadék viszkozitása úgy tűnik, hogy „tartja” őket, megakadályozva, hogy gyorsan közeledjenek egymáshoz. A nagy buborékok esetében a viszkozitás háttérbe szorul, összeolvadásuk és további növekedésük intenzívebbé válik. A második ok a folyadékok mozgását szabályozó matematikai törvények lényegében rejlik. Ezek a törvényszerűségek nemlineárisak, ami azt jelenti, hogy a külső rezgések nemcsak „enyhén rázzák” a folyadékot, hanem nagy léptékű áramlásokat is generálnak benne. Ezek az áramlások, amikor felgyorsítják, hatékonyan keverik össze a munkatérfogatot, és a folyamat felgyorsulásához vezetnek. A munka szerzői hangsúlyozzák, hogy az általuk felfedezett jelenség nemcsak alkalmazott, hanem tisztán tudományos érdeklődésű is. Kísérleteik során a buborékhálózat kialakulását kísérő komplex hidrodinamikai áramlások párhuzamosan futnak magával a fázisátalakulással. Mindkét jelenség támogatja és erősíti egymást, ami a folyadék rendkívüli instabilitásához vezet még nulla gravitáció esetén is.

A víz felforrása a Földön és súlytalanság körülményei között (kép a nasa.gov-ról) Tehát, miután megértettük a súlytalanság okait és a jelenség jellemzőit, áttérhetünk az emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásának kérdésére.

2. fejezet Az ember és a súlytalanság

Megszoktuk a saját gravitációnkat. Megszoktuk, hogy minden körülöttünk lévő tárgynak súlya van. mást nem tudunk elképzelni. Nem csak a mi életünk telt el súlyviszonyok között. A földi élet egész története ugyanezen körülmények között zajlott. A Föld gravitációja évmilliók óta soha nem tűnt el. Ezért a bolygónkon élő összes szervezet már régóta alkalmazkodott saját súlyának fenntartásához. Az állatok testében már az ókorban csontok alakultak ki, amelyek testük támaszaivá váltak. Csontok nélkül a gravitáció hatására az állatok „terjednének” a talajon, mint a vízből kivett puha medúza a partra. Minden izmunk évmilliók alatt alkalmazkodott testünk mozgatásához, legyőzve a Föld gravitációját. És a testünkben minden a súlyviszonyokhoz igazodik. A szív erős izmaival rendelkezik, amelyek több kilogramm vér folyamatos pumpálására szolgálnak. És ha még mindig lefelé, a lábakba folyik, könnyen, majd felfelé, a fejbe, akkor erővel kell alkalmazni. Minden belső szervünket erős szalagok függesztik fel. Ha nem lennének ott, akkor a belsejük „legurulna”, és egy kupacba tömörülne. Az állandó súlynak köszönhetően speciális szervet, a vestibularis apparátust fejlesztettünk ki, amely a fej mélyén, a fül mögött helyezkedik el. Lehetővé teszi számunkra, hogy érezzük, melyik oldalon van a Föld, hol van a „fent” és hol a „lefelé”. A vestibularis készülék egy kis üreg, amely folyadékkal van feltöltve. Apró kavicsokat tartalmaznak. Amikor az ember egyenesen áll, a kavicsok az üreg alján hevernek. Ha az ember lefekszik, a kavicsok elgurulnak és az oldalfalon landolnak. Az emberi agy érezni fogja. És az ember, még csukott szemmel is, azonnal megmondja, hol van az alja. Tehát az emberben minden azokhoz a körülményekhez igazodik, amelyek között él a Föld bolygó felszínén. Milyen életkörülményei vannak egy olyan sajátos állapotban lévő embernek, mint a súlytalanság? Különösen fontos figyelembe venni a súlytalanság egyediségét az emberes űrhajók repülése során: a súlytalan állapotban lévő ember életkörülményei élesen eltérnek a földi megszokottól, ami számos létfontosságú funkciójában megváltozik. . Így a súlytalanság a központi idegrendszert és számos elemző rendszer (vestibularis apparátus, izom-ízületi apparátus, vérerek) receptorait szokatlan működési körülmények közé hozza. Ezért a súlytalanságot specifikus integrált ingernek tekintik, amely a teljes keringési repülés során az emberi és állati testre hat. A válasz erre az ingerre a fiziológiás rendszerek adaptív folyamatai; megnyilvánulásuk mértéke a súlytalanság időtartamától és jóval kisebb mértékben a szervezet egyéni jellemzőitől függ. A súlytalanság repülés közbeni emberi szervezetre gyakorolt ​​káros hatásai különféle eszközökkel és módszerekkel (izomtréning, elektromos izomstimuláció, a test alsó felére kifejtett negatív nyomás, gyógyszeres és egyéb eszközök) megelőzhetők, illetve korlátozhatók. Körülbelül 2 hónapig tartó repülés során (a második legénység az amerikai Skylab állomáson, 1973) elsősorban az űrhajósok fizikai felkészültségének köszönhetően magas megelőző hatást értek el. A nagy intenzitású, a pulzusszám 150-170 ütés/percre emelkedését okozó munkát napi 1 órán keresztül kerékpár-ergométeren végezték. A keringési és légzési funkció helyreállítása a leszállás után 5 nappal következett be. Az anyagcsere, a stato-kinetikai és a vestibularis zavarok enyhék voltak. Hatékony eszköz valószínűleg a mesterséges „nehézség” létrehozása az űrhajó fedélzetén, amit például úgy lehet elérni, hogy az állomást egy nagy forgó (azaz nem transzlációsan mozgó) kerék formájában építjük fel és helyezzük el. munkaterületek a „peremén”. A „perem” forgása miatt a benne lévő testek a felületéhez nyomódnak, ami „padló” szerepét tölti be, és a testek felületére felvitt „padló” reakciója mesterségesen hoz létre. „gravitáció”. A mesterséges „gravitáció” létrehozása az űrhajókon megelőzheti a súlytalanság káros hatásait az állatok és az emberek testére. Az űrgyógyászat számos elméleti és gyakorlati problémájának megoldására széles körben alkalmazzák a súlytalanság szimulálására szolgáló laboratóriumi módszereket, beleértve az izomtevékenység korlátozását, a személy megfosztását a szokásos támasztól a test függőleges tengelye mentén, a hidrosztatikus vérnyomás csökkentését, amelyet elérnek. az ember vízszintes helyzetben vagy ferdén tartásával (fej leengedve).lábak), hosszan tartó folyamatos ágynyugalom vagy egy személy több órás vagy napi folyékony (ún. merítési) környezetben való bemerülése. A nulla gravitációs viszonyok megzavarják az objektumok méretének és távolságának helyes becslését, ami megakadályozza, hogy az űrhajósok tájékozódjanak a környező térben, és balesetekhez vezethetnek az űrrepülések során – derül ki a francia tudósok folyóiratban megjelent cikkéből. Acta Astronautica. A mai napig rengeteg bizonyíték halmozódott fel arra vonatkozóan, hogy az űrhajósok tévedései a távolságok meghatározásakor nem véletlenül fordulnak elő. A távoli tárgyak gyakran közelebbinek tűnnek hozzájuk, mint amilyenek valójában. A francia Nemzeti Tudományos Kutatási Központ tudósai kísérleti tesztet végeztek a távolságok becslésére mesterségesen létrehozott súlytalanság körülményei között, amikor egy repülőgép parabolában repül. Ebben az esetben a súlytalanság nagyon rövid ideig tart - körülbelül 20 másodpercig. Speciális szemüveg segítségével az önkénteseknek megmutattak egy befejezetlen kockaképet, és felkérték őket, hogy fejezzék be a megfelelő geometriai alakzat rajzát. Normál gravitációs körülmények között az alanyok minden oldalt egyenlőnek rajzoltak, de súlytalanság alatt nem tudták helyesen kitölteni a tesztet. A tudósok szerint ez a kísérlet azt mutatja, hogy a súlytalanságot, és nem az ehhez való hosszú távú alkalmazkodást kell az észlelést torzító fontos tényezőnek tekinteni. 2.1. Életproblémák tanulmányozása az űrben A „Skylab Orbital Station” című könyv, amelyet 1977-ben írtak vezető amerikai űrszakértők, E. Stuhlinger professzor és Dr. L. Belew, a NASA által végrehajtott Skylab program tudományos igazgatói, az orbitális állomáson végzett kutatásokról beszél. a környező tértérről, a legénység tagjainak képességeiről. Az orvosbiológiai kutatási program a következő négy területre terjedt ki: az orvosi kísérletek a korábbi repülések során megfigyelt élettani hatások és hatásuk időtartamának mélyreható vizsgálatát foglalták magukban. A biológiai kísérletek során olyan alapvető biológiai folyamatokat vizsgáltak, amelyeket a súlytalanság körülményei befolyásolhatnak. A biotechnikai kísérletek célja az ember-gép rendszerek hatékonyságának fejlesztése volt az űrben végzett munka során, valamint a bioberendezések felhasználási technológiájának fejlesztése. Íme néhány kutatási téma:

só egyensúly tanulmány; testnedvek biológiai vizsgálatai; a csontszövet változásainak tanulmányozása; negatív nyomás létrehozása az alsó testre repülés közben; vektoros kardiogramok beszerzése; citogenetikai vérvizsgálatok; immunitás vizsgálatok; a vér térfogatának és a vörösvértestek élettartamának változásaira vonatkozó vizsgálatok; vörösvérsejt-anyagcsere vizsgálatok; speciális hematológiai hatások vizsgálata; az alvás-ébrenlét ciklus tanulmányozása űrrepülési körülmények között; űrhajósok filmezése bizonyos munkaműveletek során; anyagcsere sebesség mérések; űrhajós testsúlyának mérése űrrepülés közben; a súlytalanság élő emberi sejtekre és szövetekre gyakorolt ​​hatásának kutatása. (1. melléklet)

Az orosz tudósok és űrhajósok nagy mennyiségű tudományos és gyakorlati anyagot halmoztak fel. Lehetséges embereket megoperálni nulla gravitáció mellett? Első pillantásra ez a kérdés hihetetlennek tűnik, de valójában sok minden lehetséges a mi világunkban! Ez azt mutatta, hogy a tudósok képesek voltak elmozdulni a sokszor bizonyos hiányosságokkal és fejlesztést igénylő kísérletektől a valódi felfedezések felé, és a gyakorlatban is be tudták bizonyítani, hogy lehet nulla gravitáció mellett is megoperálni az embert! 2.2. Működés az űrben Francia orvosok Dominique Martin bordeaux-i professzor vezetésével elvégezték a világ első sebészeti műtétét nulla gravitáció mellett. A kísérletet az A-300-as utasszállító fedélzetén hajtották végre egy speciálisan felszerelt modulban. Három sebész és két aneszteziológus vett részt, akiknek el kellett távolítaniuk egy zsírdaganatot egy önkéntes páciens, a 46 éves Philippe Sancho karjából. Mint Marten professzor elmondta, az orvosok feladata nem a technikai vívmányok bemutatása volt, hanem a zéró gravitáció melletti műtét megvalósíthatóságának tesztelése. „Szimuláltunk egy, az űrviszonyoknak megfelelő helyzetet, és most már tudjuk, hogy komolyabb szövődmények nélkül meg lehet műteni egy embert a világűrben” – tette hozzá a sebész. Elmondása szerint a daganat eltávolítása összesen kevesebb mint 10 percig tartott. Az A-300 fedélzetén a háromórás repülési rendszert úgy alakították ki, hogy ezalatt 32 alkalommal alakult ki súlytalansági állapot, mindegyik fázis körülbelül 20 másodpercig tart. „Ha két órán keresztül folyamatosan súlytalanságban lennénk, megoperálhatnánk a vakbélgyulladást” – mondta Marten professzor. A körülbelül egy év múlva tervezett kísérlet következő szakasza egy sebészeti beavatkozás lesz, amelyet egy földi bázisról érkező parancsokkal irányított orvosi robotnak kell végrehajtania. 2.3. Űrfejlesztések alkalmazása a Földön Egyre kevesebbet mozgunk, és egyre inkább úgy nézünk ki, mint a nulla gravitációban lebegő űrhajósok. Mindenesetre teljes mértékben megtapasztaljuk a csökkent fizikai aktivitás minden hátrányát, amitől az űrhajósok szenvednek. Azok számára, akik a pályán dolgoznak, a tudósok számos módszert kitaláltak ezek ellen. Amint nemrég kiderült, a Földön e találmányok némelyike ​​még azokat is talpra állítja, akik még soha nem jártak. „Az űrben és a Földön a befolyásoló tényezők hasonlóak, így a súlytalanságban kialakuló hatások ellensúlyozásának módszerei a mindennapi életben is alkalmazhatónak bizonyultak” – mondja Inessa Benediktovna KOZLOVSKAYA, az Intézet szenzomotoros élettani és prevenciós osztályának vezetője. orvosi és biológiai problémák. - Társadalmunk életében vezető tényezővé válik a fizikai aktivitás csökkenése (hipokinézia): abbahagyjuk a mozgást. Egy amerikai kutató különféle foglalkozású emberek és állatok napi izomtevékenységét figyelte. Kiderült, hogy tevékenységünk, bármely élőlény (patkány, macska, kutya, majmok) aktivitásához képest két nagyságrenddel kisebb. Egy hipokinetikus betegség küszöbén állunk, egy mély edzettségi betegség küszöbén, amelynek legszembetűnőbb megnyilvánulását az űrhajósok körében tapasztaltuk 1970-ben. A 17 napos repülőútról hazatérve igazán nem tudtak felállni, mozdulni, nehezen kaptak levegőt is, mert a légzőizmok is el voltak terhelve. „Száraz merítéssel szimuláltuk a súlytalanság hatását a Földön” – mondja Irina Valerievna SAENKO vezető kutató, az Orosz Föderáció Állami Kutatóközpontjának Klinikai Élettani Osztályának vezetője, Orosz Tudományos Akadémia Orvosbiológiai Problémák Intézete. - Ehhez a vízfelületnél lényegesen nagyobb méretű vékony, vízálló fóliát helyeznek egy vízmedencébe, és az embert a vízbe merítik, attól elválasztva. Ugyanakkor megfosztják tőle a támogatást, és azt látjuk, hogy azonnal elkezdenek kialakulni a motoros zavarok: szenved a testtartás és a mozgáskoordináció. Bizonytalanul áll, rosszul és esetlenül jár, és nehezen tud precíz műveleteket végrehajtani. E rendellenességek megelőzése érdekében javasolták a láb támasztó területeinek stimulálását azáltal, hogy megközelítőleg akkora terhelést alkalmaznak, mint a Földön, amely állás és járás közben jelentkezik. Ezen túlmenően más hatékony módszereket is alkalmaznak az emberek földi kezelésében, például a Pingvin öltöny 1992-ben kezdték bevezetni a földi gyógyászatba (több mint 20 éve használják az űrben), nagyfrekvenciás és nagy- intenzitású elektromos stimuláció gyermekek, agybénulásos betegek és betegség miatt hosszú ideig ágyban fekvõ betegek kezelésére. Tehát az esszé második és utolsó fejezete véget ért. Az összes anyag bemutatása után szeretnék rátérni a befejezésre. KÖVETKEZTETÉS Munkám zárásaként tehát szeretném még egyszer felidézni az absztrakt főbb rendelkezéseit, amelyek a téma lényegét feltárják:

A súlytalanság akkor következik be, amikor egy test szabadon esik egy támasztékkal együtt, pl. a test és a támasz gyorsulása megegyezik a gravitáció gyorsulásával;

2) A súlytalanságnak két típusa van: statikus és dinamikus; 3) A súlytalanság néhány olyan technológiai folyamat megvalósítására használható, amelyek földi körülmények között nehezen vagy egyáltalán nem megvalósíthatók; 4) A lángok vizsgálata nulla gravitációs körülmények között szükséges az űrhajó tűzállóságának felméréséhez és speciális tűzoltó eszközök kifejlesztéséhez; 5) Az űrben történő folyadékforralás folyamatának részletes ismerete rendkívül fontos a fedélzetén tonna folyékony üzemanyagot szállító űrjárművek sikeres működéséhez; 6) A súlytalanság szervezetre gyakorolt ​​hatása negatív, mivel számos létfontosságú funkciójában változást okoz. Ez korrigálható mesterséges gravitáció létrehozásával az űrhajón, az űrhajósok izomtevékenységének korlátozásával stb. 7) Az embert a világűrben, súlytalanság körülményei között lehet műteni. Ezt a bordeaux-i Dominique Martin professzor vezette francia orvosok bizonyították. Így a súlytalanságról sokféle információval találkozhatunk, de úgy gondolom, hogy munkámban az anyagot elég részletesen bemutatom, hiszen két különböző nézőpontból vizsgáljuk: fizikai és orvosi szempontból. Az absztrakt néhány olyan kísérlet leírását is tartalmazza, amelyeket a tudósok súlytalan körülmények között végeztek. Ez véleményem szerint világos képet ad a súlytalanságról, előfordulásának mechanizmusáról, a jelenség jellemzőiről és a testre gyakorolt ​​hatásáról. A súlytalanság jelenségéről két nézőpont – a fizikai és az orvosi – kiegészíti egymást, hiszen az orvostudomány fizika nélkül lehetetlen!

Irodalom

Nagy Szovjet Enciklopédia (30 kötetben). Ch. szerk. A. M. Prohorov. 3. kiadás. M., „Soviet Encyclopedia”, 1974. Kabardin O.F. Fizika: Referenciaanyagok: Tankönyv tanulóknak - 3. kiadás - M.: Oktatás, 1991. - 367 p. Kolesnikov Yu.V., Glazkov Yu.N. Egy űrhajó kering a pályán. - M.: Pedagógia, 1980 Makovetsky P.V. Nézd meg a gyökeret! Érdekes problémák és kérdések gyűjteménye. – M.: Nauka, 1979 Chandaeva S.A. A fizika és az ember. –M.: JSC “Aspect Press”, 1994 Belyu L., Stulinger E. Skylab orbitális állomás. USA, 1973. (Röv. angolból fordítva). Szerk. a fizika és a matematika doktora Tudományok G. L. Grodzovsky. M., „Gépészet”, 1977 - Hozzáférési mód: /bibl/skylab/obl.html Dyubankova O. Az űrgyógyászat nem éri el az "Érvek és tények" kiadó Föld Weboldalát - Hozzáférési mód: /online/health/511/03_01 Ivanov I. A folyadék rezgése felgyorsítja annak forrását nulla gravitáció mellett. Weboldal: Elements. Tudományos hírek. Hozzáférési mód - http:// elemi. ru/ hírek/164820? oldalon Klushantsev P. Ház keringő pályán: Orbitális állomások történetei. - L.: Det. lit., 1975. - P.25-28. Per. emailben Kilátás. Yu. Zubakin, 2007- Hozzáférési mód: ( http:// www. Google. ru, http:// epizodsspace. tesztpilóta. ru/ bibl/ Klusantsev/ dom- na- gömb75/ Klushantsev_04 . htm) Az embereket meg lehet műteni az űrben. A francia orvosok elvégezték az első sebészeti beavatkozást nulla gravitáció mellett. Orosz újság honlapja. RIA News. - Hozzáférési mód: http:// www. rg. ru/2006/09/28/ nevesomost- anons. html Láng nulla gravitációban. Moshkov könyvtár. - Hozzáférési mód: /tp/nr/pn.htm A tudósok meghatározták a súlytalanság veszélyeit. Újság-24. - Hozzáférési mód: RIA News http://24.ua/news/show/id/66415.htm

ALKALMAZÁS

1. számú melléklet

Rizs. 1. Kísérletek az űrhajósok tömegében bekövetkezett változások nyomon követésére:
a - a hulladéktermékek tömegének mérése; b - űrhajósok testtömegének mérése; c - élelmiszer-fogyasztás mérése

Rizs. 2. Eszköz a minták tömegének nulla gravitációs körülmények közötti meghatározására:
1 - rugalmas bevonat

Rizs. 3. Földi edzés olyan eszközben, amely negatív nyomást hoz létre az űrhajósok testének alsó részére:
1 - készülék negatív nyomás létrehozására az űrhajósok testének alsó részére; 2 - vérnyomásmérő készülék; 3 - vektoros kardiogramok készítésére szolgáló eszköz

Rizs. 4. Munka az LBNP eszközzel a Skylab állomáson (kép)

Rizs. 5. A vesztibuláris apparátus működésének tanulmányozása forgószéken

Rizs. 6. Testsúlymérés

Rizs. 7. A súlytalanság élő emberi sejtekre és szövetekre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata

Rizs. 8. Az űrhajósok alvásának és alvás közbeni reakcióinak tanulmányozása

Rizs. 9. Egy űrhajós metabolikus jellemzőinek vizsgálata kerékpár-ergométeren végzett kísérletek során:
1 - kerékpár ergométer; 2 - metabolikus analizátor: 3 - szájrész; 4 - tömlő; 5 - szonda a hőmérséklet mérésére; 6 – elektródák

1. Emberek oxigénállapotának szabályozásának mechanizmusai a súlytalanság hatásainak szimulációja mellett és intenzív terápiás módszerek alkalmazásakor 14.00 32 Repülés, űr- és tengergyógyászat 14.00 37 Aneszteziológia és újraélesztés

   A dolgozat kivonata

   A munkát az Orosz Föderáció Állami Tudományos Központjában - az Orosz Tudományos Akadémia Orvosi és Biológiai Problémái Intézetében (SSC RF - IMBP RAS) végezték.

2. A szimulált súlytalanság létrehozásának és a búza térbeli orientációjának, növekedésének és fejlődésének tanulmányozásának feltételei egy domború leszállófelületű űrüvegház prototípusának talajvizsgálata során

   Tanulmány

   FELTÉTELEI SZIMULÁLT SÚLYMENTESSÉG LÉTREHOZÁSÁRA ÉS A BÚZA TERÜLETI TÁJÉKOZTATÁSÁNAK, NÖVEKEDÉSÉNEK ÉS FEJLŐDÉSÉNEK VIZSGÁLATÁNAK FELTÉTELEI KONVEX FELÜLETŰ ÜVEGHÁZ PROTOTÍPUSÁNAK TALAJTANI VIZSGÁLATAI ALATT

3. Fizika óra összefoglalója: "Testsúly. Súlytalanság. Túlterhelések"

   Absztrakt

   Óracélok: a testsúly fogalmának megismétlése, annak megállapítása, hogyan változik a test súlya gyorsulással történő mozgáskor, mérlegelni, hogy mi okozza a súlytalanságot és a túlterhelést.

4. Az edzés témája: „Gravitáció és testsúly. Súlytalanság"

   Megoldás

   A tréning céljai: a gravitációs kölcsönhatás ismereteinek bővítése, a „gravitáció”, „testsúly” fizikai mennyiségek megismertetése, elképzelések kialakítása a súlytalanság jelenségéről, a cselekvés elkülönítésének képességének fejlesztése

5. Nyikolaj Nosov. Nem tudom a Holdon

   Dokumentum

   Vertibutylkin építész terve szerint a Kolokolcsikov utcában még két forgóépület is épült.

Megszoktuk, hogy minden körülöttünk lévő tárgynak súlya van. Ez azért történik, mert a gravitációs erő vonzza őket a Földhöz. Még ha repülőn repülünk vagy ejtőernyővel ugrunk, a súly nem tűnik el belőlünk. De mi történik, ha a súly eltűnik, mikor történik ez, és milyen érdekes jelenségek figyelhetők meg súlytalanság körülményei között? Minderről - ebben a bejegyzésben.

A Newton által felfedezett egyetemes gravitáció törvénye kimondja, hogy minden tömegű test vonzódik egymáshoz. Kis tömegű testeknél az ilyen vonzás gyakorlatilag nem észrevehető, de ha egy testnek nagy a tömege, például a Föld bolygónknak (és kilogrammban kifejezett tömege egy 25 számjegyű számmal van kifejezve), akkor a vonzás észrevehetővé válik. Ezért minden tárgy vonzódik a Földhöz - ha felemeli őket, leesik, és amikor leesik, a gravitáció a felszínhez nyomja őket. Ez oda vezet, hogy a Földön mindennek van súlya, még a levegőt is a gravitációs erő nyomja a Földre, és súlyával rányom mindent, ami a felszínén van.

Mikor tűnhet el a súly? Vagy akkor, amikor a gravitációs erő egyáltalán nem hat a testre, vagy amikor hat, de semmi sem akadályozza meg a test szabad leesését. Bár a gravitációs erő a Földtől való távolság növekedésével csökken, még több száz és ezer kilométeres magasságban is erős marad, így a gravitációs erőtől nem könnyű megszabadulni. De nagyon is lehetséges, hogy a szabadesés állapotában találja magát.

Súlytalanságba kerülhet például, ha egy speciális pályán haladó repülőgépben találja magát – éppúgy, mint egy testben, amelyet nem akadályozna a légellenállás.

Az egész így néz ki:

Ilyen pályán persze sokáig nem mozoghat a gép, mert a földbe csapódik. Ezért csak az orbitális állomáson élő űrhajósok szembesülnek azzal, hogy hosszú ideig maradnak súlytalanság körülményei között. Azt pedig meg kell szokniuk, hogy számos, számunkra ismerős jelenség a súlytalanság körülményei között teljesen másképp történik, mint a Földön.

1) Nulla gravitáció esetén könnyedén mozgathatja a nehéz tárgyakat, és csak kis erőfeszítéssel mozgathatja magát. Igaz, ugyanezen okból az esetleges tárgyakat speciálisan rögzíteni kell, hogy ne repüljenek körbe az orbitális állomáson, és alvás közben az űrhajósok a falra erősített speciális táskákba másznak be.

A nulla gravitációban való mozgás megtanulása időbe telik, és a kezdőknek nem sikerül azonnal. "Teljes erejükből nyomulnak és ütik a fejüket, belegabalyodnak a vezetékekbe és így tovább, szóval ez a végtelen szórakozás forrása" - mondta az egyik amerikai űrhajós ebben a témában.

2) A súlytalanságban lévő folyadékok gömb alakúak. Nem lehet majd a Földön megszokott módon nyitott edényben vizet tárolni, kiönteni egy bográcsból és csészébe önteni, sőt a megszokott módon kezet is mosni.

3) A láng nulla gravitációs körülmények között nagyon gyenge és idővel elhalványul. Ha normál körülmények között gyújtunk meg egy gyertyát, akkor fényesen ég, amíg ki nem ég. De ez azért történik, mert a felmelegített levegő könnyebbé válik és felemelkedik, helyet adva az oxigénnel telített friss levegőnek. Nulla gravitáció esetén a levegő konvekciója nem figyelhető meg, és idővel a láng körüli oxigén kiég, és az égés leáll.

Gyertyaégetés normál körülmények között és nulla gravitáció mellett (jobbra)

De nem csak az égéshez, hanem a légzéshez is állandó oxigénáramlásra van szükség. Ezért, ha az űrhajós mozdulatlan (például alszik), akkor egy ventilátornak kell működnie a rekeszben, hogy összekeverje a levegőt.

4) Nulla gravitációban olyan egyedi anyagokat lehet előállítani, amelyeket földi körülmények között nehéz vagy akár lehetetlen is beszerezni. Például ultratiszta anyagok, új kompozit anyagok, nagy, szabályos kristályok és még gyógyszerek is. Ha lehetséges lenne csökkenteni a rakomány pályára és visszaszállításának költségeit, az sok technológiai problémát megoldana.

5) Az orbitális állomás fedélzetén nulla gravitáció mellett először fedeztek fel néhány korábban ismeretlen hatást. Például a kristályos szerkezetekhez hasonló szerkezetek kialakulása a plazmában, vagy a „Dzsanibekov-effektus” - amikor egy forgó tárgy bizonyos időközönként hirtelen 180 fokkal megváltoztatja forgástengelyét.

Dzhanibekov hatás:

6) A súlytalanság jelentős hatással van az emberre és az élő szervezetekre. Bár lehet alkalmazkodni a nulla gravitációs élethez, ez nem olyan egyszerű. Amikor először találja magát súlytalanságban, az ember elveszíti a tájékozódást a térben, szédülés lép fel, mert a vesztibuláris apparátus nem működik megfelelően. A szervezetben bekövetkező egyéb változások közé tartozik a folyadék újraeloszlása ​​a szervezetben, ami az arc megduzzadását és az orr duzzadását okozza, a magasság növekedését a gerinc terhelésének elvesztése, valamint a súlytalanságnak való tartós kitettség miatt az izmok sorvadása és a csontok. erőt veszíteni. A negatív változások csökkentése érdekében az űrhajósoknak rendszeresen speciális gyakorlatokat kell végezniük.

A Földre való visszatérés után az űrhajósoknak nemcsak fizikailag, hanem pszichológiailag is újra alkalmazkodniuk kell a korábbi viszonyokhoz. Megszokásból például a levegőben hagyhatnak egy poharat, elfelejtve, hogy leesik.

"A súlytalanság fizikája". Az ISS űrhajósai elmondják nekünk, hogyan működnek a fizika törvényei súlytalanság körülményei között: