Kas tas ir - bezsvara stāvoklis? Prezentācija par tēmu "bezsvara fizika" Ziņojums par tēmu bezsvara stāvoklis

Svars kā spēks, ar kādu ķermenis iedarbojas uz virsmu, balstu vai balstiekārtu. Svars rodas Zemes gravitācijas pievilcības dēļ. Skaitliski svars ir vienāds ar gravitācijas spēku, bet pēdējais tiek pielikts ķermeņa masas centram, bet svars tiek piemērots balstam.

Bezsvara stāvoklis - nulles svars, var rasties, ja nav gravitācijas spēka, tas ir, ķermenis atrodas pietiekami tālu no masīviem objektiem, kas to var piesaistīt.

Starptautiskā kosmosa stacija atrodas 350 km attālumā no Zemes. Šajā attālumā gravitācijas paātrinājums (g) ir 8,8 m/s2, kas ir tikai par 10% mazāk nekā uz planētas virsmas.

Praksē tas ir reti redzams - vienmēr pastāv gravitācijas ietekme. Zeme joprojām ietekmē SKS astronautus, taču tur valda bezsvara stāvoklis.

Vēl viens bezsvara stāvoklis rodas, kad gravitāciju kompensē citi spēki. Piemēram, SKS ir pakļauta gravitācijai, kas ir nedaudz samazināta attāluma dēļ, taču stacija pārvietojas arī apļveida orbītā ar bēgšanas ātrumu un centrbēdzes spēks kompensē gravitāciju.

Bezsvara stāvoklis uz Zemes

Bezsvara parādība ir iespējama arī uz Zemes. Paātrinājuma ietekmē ķermeņa svars var samazināties un pat kļūt negatīvs. Fiziķu sniegtais klasiskais piemērs ir krītošs lifts.

Ja lifts virzās uz leju ar paātrinājumu, spiediens uz lifta grīdu un līdz ar to arī svars samazināsies. Turklāt, ja paātrinājums ir vienāds ar gravitācijas paātrinājumu, tas ir, lifts nokrīt, ķermeņu svars kļūs par nulli.

Negatīvs svars tiek novērots, ja lifta kustības paātrinājums pārsniedz gravitācijas paātrinājumu - iekšpusē esošie ķermeņi “pielips” pie kabīnes griestiem.

Šo efektu plaši izmanto, lai simulētu bezsvara stāvokli astronautu apmācībā. Lidmašīna, kas aprīkota ar mācību kameru, paceļas ievērojamā augstumā. Pēc tam tā nirst lejup pa ballistisko trajektoriju, patiesībā mašīna izlīdzinās uz zemes virsmas. Nirstot no 11 tūkstošiem metru, var iegūt 40 sekundes bezsvara stāvoklī, kas tiek izmantots treniņam.

Pastāv nepareizs uzskats, ka šādi cilvēki veic sarežģītas figūras, piemēram, “Ņesterova cilpu”, lai panāktu bezsvara stāvokli. Faktiski apmācībai tiek izmantotas pārveidotas ražošanas pasažieru lidmašīnas, kas nespēj veikt sarežģītus manevrus.

Fiziskā izteiksme

Fiziskā formula svaram (P) atbalsta paātrinātas kustības laikā, vai tas būtu krītošs ņieburs vai niršanas lidmašīna, ir šāda:

kur m ir ķermeņa masa,
g – brīvā kritiena paātrinājums,
a ir atbalsta paātrinājums.

Kad g un a ir vienādi, P=0, tas ir, tiek sasniegts bezsvara stāvoklis.

Mēs dzīvojam laikā, kad kosmosa kuģu lidojumi ap Zemi, uz Mēnesi un citām Saules sistēmas planētām vairs nepārsteidz. Mēs zinām, ka lidojuma laikā astronauti un visi objekti uz kosmosa kuģiem atrodas īpašā stāvoklī, ko sauc par bezsvara stāvokli. Kāds ir šis stāvoklis un vai to var novērot uz Zemes? Bezsvara stāvoklis ir sarežģīta fiziska parādība. Lai to saprastu, ir jāatceras kaut kas no fizikas kursa.

Tātad ar ķermeņa svaru mēs domājam spēku, ar kādu ķermenis, piesaistoties Zemei, nospiež balstu.

Iedomājieties, ka balsts un ķermenis brīvi krīt. Galu galā balsts ir arī ķermenis, uz kura iedarbojas gravitācija. Kāds šajā gadījumā būs ķermeņa svars: ar kādu spēku ķermenis iedarbosies uz balstu?

Veiksim eksperimentu. Ņemsim nelielu korpusu un pakarinām to no atsperes, kas piestiprināta pie fiksēta balsta. Smaguma ietekmē ķermenis sāk kustēties uz leju, tāpēc atspere stiepjas, līdz tajā rodas elastīgs spēks, kas līdzsvaro gravitācijas spēku. Ja nogriezīsiet diegu, kas tur atsperi un korpusu, atspere un korpuss nokritīs. Var redzēt, ka rudens laikā spriedze pavasarī pazūd un atgriežas sākotnējā izmērā.

Kas notiek? Kad atspere ar ķermeni nokrīt, tā paliek neizstiepta. Tas ir, krītošais ķermenis neiedarbojas uz atsperi, kas krīt ar to. Šajā gadījumā ķermeņa svars ir nulle, bet ķermenis un atspere nokrīt, kas nozīmē, ka gravitācijas spēks uz tiem joprojām iedarbojas.

Tādā pašā veidā, ja korpuss un statīvs vai balsts, uz kura atrodas ķermenis, brīvi nokrīt, ķermenis pārtrauks izdarīt spiedienu uz statīvu vai balstu. Šajā gadījumā ķermeņa svars būs vienāds ar nulli.

Līdzīgas parādības tiek novērotas uz kosmosa kuģiem un satelītiem. Satelīts, kas riņķo ap Zemi, astronauts un visi ķermeņi, kas atrodas satelīta iekšpusē, atrodas nepārtrauktā brīvā kritienā (šķiet, ka tie nokrīt uz Zemi). Tā rezultātā ķermeņi rudenī neizdara spiedienu uz balstu un neizstiep atsperi. Tiek uzskatīts, ka šādi ķermeņi atrodas bezsvara stāvoklī (“nav svara”, svars ir nulle).

Ķermeņi, kas nav nostiprināti kosmosa kuģī, “peld” brīvi. Šķidrums, kas ieliets traukā, nespiež uz trauka dibenu un sienām, tāpēc tas neizplūst pa trauka atveri. Pulksteņa svārsti atrodas jebkurā pozīcijā, kurā tie ir atstāti. Astronautam nav jāpieliek nekādas pūles, lai roku vai kāju noturētu izstieptā stāvoklī. Viņa priekšstats par to, kur ir augšā un kur lejā, pazūd. Ja jūs piešķirat ķermeņa ātrumu attiecībā pret satelīta kabīni, tas pārvietosies taisni un vienmērīgi, līdz tas saduras ar citiem ķermeņiem.

blog.site, kopējot materiālu pilnībā vai daļēji, ir nepieciešama saite uz oriģinālo avotu.

« Fizika - 10. klase"

Atcerieties gravitācijas definīciju. Vai viņa varētu pazust?

Kā zināms, gravitācija ir spēks, ar kādu Zeme pievelk ķermeni, kas atrodas uz tās virsmas vai tās tuvumā.

Ķermeņa masa sauc par spēku, ar kādu šis ķermenis iedarbojas uz horizontālu balstu vai izstiepj balstiekārtu.

Svars nav nekāda veida spēks. Šis nosaukums ir dots īpašam elastīgā spēka izpausmes gadījumam.

Atsvars iedarbojas tieši uz atsperu svaru pannu un izstiepj atsperi; šī spēka ietekmē griežas sviras svaru jūgs.
Paskaidrosim to ar vienkāršu piemēru.

Lai korpuss A atrodas uz horizontāla balsta B (3.9. att.), kas var kalpot kā skalu panna.
Smaguma spēku apzīmējam ar , bet ķermeņa spiediena spēku uz balstu (svaru) apzīmējam ar 1.
Zemes reakcijas spēka modulis ir vienāds ar svara moduli 1 saskaņā ar Ņūtona trešo likumu.

Spēks ir vērsts virzienā, kas ir pretējs svaram 1
Zemes reakcijas spēks tiek pielietots nevis balstam, bet gan ķermenim, kas atrodas uz tā.

Kamēr gravitācijas spēks ir saistīts ar ķermeņa mijiedarbību ar Zemi, svars 1 parādās pavisam citas mijiedarbības rezultātā - ķermeņa A un atbalsta B mijiedarbības rezultātā.
Tāpēc svaram ir īpašības, kas to būtiski atšķir no gravitācijas.

Svarīgākā svara īpašība ir tā, ka tā vērtība ir atkarīga no paātrinājuma, ar kādu balsts kustas.

Pārvietojot ķermeņus no pola uz ekvatoru, mainās to svars, jo Zemes ikdienas rotācijas dēļ svariem ar ķermeni pie ekvatora ir centripetāls paātrinājums.
Saskaņā ar otro Ņūtona likumu ķermenim, kas atrodas pie ekvatora, mums ir

kur N ir zemes reakcijas spēks, kas vienāds ar ķermeņa svaru.

Pie pola ķermeņa svars ir vienāds ar gravitācijas spēku. Acīmredzot pie pola ķermeņa svars ir lielāks nekā pie ekvatora.

Pievērsīsimies vienkāršākam gadījumam.
Ļaujiet ķermenim atrasties uz atsperu skalas liftā, kas pārvietojas ar paātrinājumu.
Saskaņā ar otro Ņūtona likumu

Ar Zemi saistītās atskaites sistēmas koordinātu asi OY virzīsim vertikāli uz leju.
Uzrakstīsim ķermeņa kustības vienādojumu projekcijā uz šo asi:

ma y = F y + N y.

Ja paātrinājums ir vērsts uz leju, tad, izsakot vektoru projekcijas to moduļu izteiksmē, iegūstam ma = F - N. Tā kā N = F 1, tad ma = F - F 1.
No šejienes ir skaidrs, ka tikai pie a = 0 svars ir vienāds ar spēku, ar kādu ķermenis tiek piesaistīts Zemei (F 1 = F). Ja a ≠ 0, tad F 1 = F - ma = m(g - a).

Ķermeņa svars ir atkarīgs no paātrinājuma, ar kādu atbalsts kustas, un šī paātrinājuma izskats ir līdzvērtīgs gravitācijas paātrinājuma izmaiņām.
Ja, piemēram, lifts ir spiests brīvi krist, t.i., a = g, tad F 1 = m(g - g) = 0, ķermenis atrodas bezsvara stāvoklī.

Ķermeņu bezsvara stāvokļa iestāšanās nozīmē, ka ķermeņi nespiež uz balstu un tāpēc tos neietekmē atbalsta reakcijas spēks, tie virzās tikai gravitācijas spēka ietekmē uz Zemi.

Vai bezsvara stāvokļa būtība ir vienāda gan ķermeņiem liftā, gan ķermeņiem satelītā?

Bezsvara stāvokļa mehāniskā būtība ir tāda, ka atskaites sistēmā, kas pārvietojas attiecībā pret Zemi ar brīvā kritiena paātrinājumu, visas parādības, kuras uz Zemes izraisa gravitācija, pazūd.

Daudzas reizes tika veikti eksperimenti, kuros tika izveidots bezsvara stāvoklis. Piemēram, lidmašīna paātrinās un, sākot no noteikta brīža, stingri pārvietojas pa parabolu, tādu, kāda būtu gaisa trūkuma gadījumā.

Tajā pašā laikā salonā tiek novērotas neparastas parādības: svārsts sasalst novirzītā stāvoklī, no stikla izšļakstīts ūdens karājas gaisā kā liels sfērisks piliens, un tam blakus visi citi objekti neatkarīgi no to masas un veido, sasalst, it kā uzkarināts uz neredzamiem pavedieniem.

Tas pats notiek kosmosa kuģa salonā, kad tas pārvietojas orbītā.
Lielā augstumā virs Zemes gaisa gandrīz nav, tāpēc nav nepieciešams kompensēt tā pretestību, darbinot dzinējus.
Un lidojums ilgst nevis minūti, bet daudzas dienas.

Sākums > Abstrakts

KF IZGLĪTĪBAS UN ZINĀTNES MINISTRIJA

PAŠVALDĪBAS IZGLĪTĪBAS IESTĀDE VIDUSSKOLA Nr.4 nosaukts I.S. Melns FIZIKAS KOPSAVILKUMS PAR TĒMU: BEZSVARS

Darbs pabeigts:

4. vidusskolas skolnieks

10 "B" klase Khlusova Anastasija

Pārraugs:

Ļebedeva Natālija Jurievna

Fizikas skolotājs

Ievads
1. nodaļa. Ķermeņa svars un bezsvara stāvoklis
1.1. Ķermeņa masa
1.2. Ķermeņa svars, kas kustas ar paātrinājumu
1.3. Bezsvara stāvoklis
1.4. Tas ir interesanti
1.4.1. Liesma nulles gravitācijā

2. nodaļa. Cilvēks un bezsvara stāvoklis

2.2. Darbība nulles gravitācijas apstākļos
2.3. Kosmosa attīstības pielietojums uz Zemes
Secinājums
Literatūra
Pieteikums

Ievads

Bezsvara parādība vienmēr ir izraisījusi manu interesi. Protams, katrs cilvēks vēlas lidot, un bezsvara stāvoklis ir kaut kas tuvs lidojuma stāvoklim. Pirms pētījuma uzsākšanas zināju tikai to, ka bezsvara stāvoklis ir stāvoklis, kas tiek novērots kosmosā, uz kosmosa kuģa, kurā lido visi objekti, un astronauti nevar nostāvēt kājās, kā uz Zemes. Bezsvara stāvoklis ir vairāk astronautikas problēma nekā neparasta parādība. Lidojuma laikā ar kosmosa kuģi var rasties veselības problēmas, un pēc nosēšanās astronauti jāmāca atkal staigāt un stāvēt. Tādējādi ir ļoti svarīgi zināt, kas ir bezsvara stāvoklis un kā tas ietekmē kosmosā ceļojošo cilvēku labklājību. Rezultātā ir nepieciešams atrisināt šo problēmu, veidojot programmas, lai samazinātu bezsvara stāvokļa nelabvēlīgās ietekmes uz ķermeni risku. Mana darba mērķis ir dot bezsvara jēdzienu sarežģītā formā (t.i., aplūkot to no dažādām pusēm), atzīmēt šī jēdziena aktualitāti ne tikai kosmosa, negatīvās ietekmes uz cilvēku izpētes ietvaros. , bet arī iespēju ietvaros izmantot uz Zemes izgudrotās tehnoloģijas šīs ietekmes mazināšanai; veicot dažus tehnoloģiskus procesus, kurus ir grūti vai neiespējami īstenot sauszemes apstākļos. Šīs esejas mērķi:

Izprast šīs parādības rašanās mehānismu; Aprakstiet šo mehānismu matemātiski un fiziski; Pastāstiet interesantus faktus par bezsvara stāvokli; Izprast, kā bezsvara stāvoklis ietekmē cilvēku veselību kosmosa kuģī, stacijā utt., tas ir, aplūkot bezsvara stāvokli no bioloģiskā un medicīniskā viedokļa; Apstrādājiet materiālu, sakārtojiet to saskaņā ar vispārpieņemtiem noteikumiem; 6) Izveidot prezentāciju, pamatojoties uz apstrādāto materiālu. Avoti, kurus es izmantoju savas esejas rakstīšanas procesā, bija mācību grāmatas, enciklopēdijas un internets.

1. nodaļa. Ķermeņa svars un bezsvara stāvoklis

1.1. Ķermeņa masa

Ķermeņa svara jēdziens tiek plaši izmantots tehnoloģijās un ikdienas dzīvē. Ķermeņa masa ir kopējais elastīgais spēks, kas gravitācijas klātbūtnē iedarbojas uz visiem balstiem un balstiekārtām. Ķermeņa svars P, tas ir, spēks, ar kādu ķermenis iedarbojas uz balstu, un elastības spēks F Y, ar kādu balsts iedarbojas uz ķermeni (1. att.), saskaņā ar Ņūtona trešo likumu ir vienādi lielums un virzienā pretējs: P = - F y Ja ķermenis atrodas uz horizontālas virsmas vai kustas vienmērīgi un uz to iedarbojas tikai gravitācijas spēks F T un elastīgais spēks F Y no balsta sāniem, tad no šo spēku vektoru summas vienādība ar nulli ir šāda: F T = - F Y. Salīdzinot izteiksmes P = -F y un F T = - F Y, iegūstam P = F T, tas ir, ķermeņa svaru P uz fiksēts horizontālais atbalsts ir vienāds ar smaguma spēku F T, bet šie spēki tiek pielietoti dažādiem ķermeņiem. Paātrinot ķermeņa un atbalsta kustību, svars P atšķirsies no gravitācijas spēka F T. Saskaņā ar Ņūtona otro likumu, kad ķermenis ar masu m kustas gravitācijas F T un elastības spēka F y ietekmē ar paātrinājumu a. , vienādība F T + F Y = ma ir izpildīta. No vienādojumiem P = -F у un F Т + F У = ma iegūstam: P = F Т – ma = mg – ma, vai P = m(g – a). Apskatīsim lifta kustības gadījumu, kad paātrinājums a ir vērsts vertikāli uz leju. Ja koordinātu ass OY (2. att.) ir vērsta vertikāli uz leju, tad vektori P, g un a izrādās paralēli OY asij, un to projekcijas ir pozitīvas; tad vienādojums P = m(g – a) iegūs šādu formu: P y = m(g У – a У). Tā kā projekcijas ir pozitīvas un paralēlas koordinātu asij, tās var aizstāt ar vektoru moduļiem: P = m(g – a). Ķermeņa svars, kura brīvā paātrinājuma un kritiena un paātrinājuma virziens sakrīt, ir mazāks par ķermeņa svaru miera stāvoklī.

1.2. Ķermeņa svars, kas kustas ar paātrinājumu

Runājot par ķermeņa svaru paātrinātā liftā, tiek apskatīti trīs gadījumi (izņemot atpūtas vai vienmērīgas kustības gadījumu): Šie trīs gadījumi kvalitatīvi neizsmeļ visas situācijas. Ir lietderīgi apsvērt ceturto gadījumu, lai analīze būtu pilnīga. (Patiešām, otrajā gadījumā tiek domāts, ka a< g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a >g palika nepārbaudīts.) Lai to izdarītu, varat uzdot skolēniem jautājumu, kas sākotnēji viņus pārsteidz : "Kā liftam jāpārvietojas, lai cilvēks varētu staigāt pa griestiem?" Studenti ātri “uzmin”, ka liftam jāpārvietojas uz leju ar paātrinājumu liels g. Patiešām: palielinoties lifta paātrinājumam, kas virzās uz leju, saskaņā ar formulu P=mg-ma ķermeņa svars samazināsies. Kad paātrinājums a kļūst vienāds ar g, svars kļūst par nulli. Ja mēs turpināsim palielināt paātrinājumu, mēs varam pieņemt, ka ķermeņa svars mainīs virzienu.

Pēc tam attēlā var attēlot ķermeņa svara vektoru:

Šo problēmu var atrisināt arī apgrieztā formulējumā: "Kāds būs ķermeņa svars liftā, kas virzās lejup ar paātrinājumu a > g?" Šis uzdevums ir nedaudz grūtāks, jo... skolēniem jāpārvar domāšanas inerce un jāsamaina “uz augšu” un “uz leju”. Var būt iebildumi, ka 4.gadījums mācību grāmatās netiek apspriests, jo praksē tas nenotiek. Bet arī lifta nokrišana notiek tikai problēmās, bet tomēr tiek uzskatīts, jo tas ir ērti un noderīgi. Kustība ar paātrinājumu, kas vērsta uz leju vai uz augšu, tiek novērota ne tikai liftā vai raķetē, bet arī pārvietojot lidmašīnu, veicot akrobātiku, kā arī pārvietojot ķermeni pa izliektu vai ieliektu tiltu. Aplūkotais ceturtais gadījums atbilst kustībai pa “mirušo cilpu”. Augšējā punktā paātrinājums (centripetāls) ir vērsts uz leju, atbalsta reakcijas spēks ir vērsts uz leju, un ķermeņa svars ir vērsts uz augšu. Iedomāsimies situāciju: astronauts atstāja kuģi kosmosā un ar individuāla raķešu dzinēja palīdzību dodas pastaigā pa apkārtni. Atgriezies, viņš atstāja dzinēju ieslēgtu mazliet par ilgu, ar pārmērīgu ātrumu tuvojās kuģim un uzsita tam ceļgalu. Vai tas viņam nesāpēs? "Tā nebūs: galu galā, ja astronauts ir vieglāks par spalvu," ir atbilde, ko jūs varētu dzirdēt. Atbilde ir nepareiza. Kad jūs nokritāt no žoga uz Zemes, jūs arī atradāties bezsvara stāvoklī. Jo, atsitoties pret zemes virsmu, jutāt ievērojamu pārslodzi, jo lielāka ir vieta, uz kuras kritāt, un jo lielāks ir jūsu ātrums saskares ar zemi brīdī. Bezsvaram un svaram nav nekāda sakara ar triecienu. Šeit svarīga ir masa un ātrums, nevis svars. Un tomēr, kad astronauts ietriecas kuģim, tas nesāpēs tik daudz kā tad, kad jūs atsitāsit pret zemi (citas lietas ir vienādas: vienāda masa, relatīvais ātrums un vienāda šķēršļu cietība). Kuģa masa ir daudz mazāka par Zemes masu. Tāpēc, atsitoties pret kuģi, ievērojama daļa astronauta kinētiskās enerģijas tiks pārvērsta kuģa kinētiskajā enerģijā un saglabāsies mazāka deformācija. Kuģis iegūs papildu ātrumu, un astronauta sāpes nebūs tik spēcīgas.

1.3. Bezsvara stāvoklis

Ja ķermenis kopā ar balstu brīvi krīt, tad a = g, tad no formulas P = m(g – a) izriet, ka P = 0. Svara izzušana balstam kustoties ar brīvā kritiena paātrinājumu tikai zem gravitācijas ietekmi sauc bezsvara stāvoklis . Ir divu veidu bezsvara stāvoklis. Svara zudumu, kas notiek lielos attālumos no debess ķermeņiem gravitācijas pavājināšanās dēļ, sauc par statisko bezsvara stāvokli. Un stāvoklis, kurā cilvēks atrodas orbitālā lidojuma laikā, ir dinamisks bezsvara stāvoklis. Tie izskatās tieši tādi paši. Cilvēka jūtas ir vienādas. Bet iemesli ir dažādi. Lidojumu laikā astronauti nodarbojas tikai ar dinamisku bezsvara stāvokli. Izteiciens "dinamisks bezsvara stāvoklis" nozīmē: "nesvara stāvoklis, kas rodas kustības laikā". Mēs jūtam Zemes pievilkšanos tikai tad, kad pretojamies tai. Tikai tad, kad “atsakāmies” krist. Un, tiklīdz mēs “piekritām” nokrist, smaguma sajūta uzreiz pazūd. Iedomājieties – jūs ejat ar suni, turot to pie siksnas. Suns kaut kur metās un parāva siksnu. Jūs jūtat siksnas spriegojumu — suņa “vilkšanu” – tikai tik ilgi, kamēr pretojaties. Un, ja skrien pēc suņa, siksna nokarās un pievilcības sajūta pazudīs. Tas pats notiek ar Zemes gravitāciju. Lidmašīna lido. Pilotu kabīnē divi desantnieki gatavojās lēkšanai. Zeme tos velk uz leju. Un viņi joprojām pretojas. Mēs atpūtinājām kājas uz lidmašīnas grīdas. Viņi jūt Zemes gravitāciju – viņu kāju zoles tiek ar spēku piespiestas pie grīdas. Viņi jūt savu svaru. "Siksna ir saspringta." Bet viņi piekrita sekot, kur Zeme viņus vilka. Nostājāmies uz lūkas malas un nolēcām lejā. "Siksna ir nokarājusies." Zemes gravitācijas sajūta uzreiz pazuda. Viņi kļuva bezsvara stāvoklī. Var iedomāties šī stāsta turpinājumu. Vienlaikus ar desantniekiem no lidmašīnas tika izmesta liela tukša kaste. Un tagad divi cilvēki, kuri nebija atvēruši izpletņus, un tukša kaste lido blakus, tādā pašā ātrumā, kūledami gaisā. Viens vīrietis pastiepa roku, paķēra blakus lidojošo kasti, atvēra tās durvis un ievilka iekšā. Tagad no diviem cilvēkiem viens lido ārpus kastes, bet otrs lido kastes iekšpusē. Viņiem būs pavisam citas sajūtas. Ārā lidojošais redz un jūt, ka strauji lido lejā. Vējš svilpo ausīs. Tālumā redzama tuvojošā Zeme. Un tas, kurš lidoja kastē, aizvēra durvis un, atgrūdoties no sienām, sāka “peldēt” apkārt kastei. Viņam šķiet, ka kaste mierīgi stāv uz Zemes, un viņš, zaudējis svaru, peld pa gaisu, kā zivs akvārijā. Stingri sakot, starp abiem izpletņlēcējiem nav nekādas atšķirības. Abi lido pret Zemi vienā ātrumā kā akmens. Bet viens teiktu: "Es lidoju", bet otrs: "Es peldu vietā." Lieta tāda, ka vienu vada Zeme, bet otru - kaste, kurā tā lido. Tieši tā kosmosa kuģa salonā rodas dinamiska bezsvara stāvoklis. Sākumā tas var šķist nesaprotami. Šķiet, ka kosmosa kuģis lido paralēli Zemei, piemēram, lidmašīna. Bet horizontāli lidojošā plaknē bezsvara stāvokļa nav. Bet mēs zinām, ka satelīta kosmosa kuģis nepārtraukti krīt. Tas daudz vairāk izskatās pēc kastes, kas izmesta no lidmašīnas, nevis pēc lidmašīnas. Uz Zemes dažreiz notiek dinamisks bezsvara stāvoklis. Piemēram, peldētāji un ūdenslīdēji, kas lido ūdenī no torņa, ir bezsvara stāvoklī. Slēpotāji slēpošanas lēciena laikā dažas sekundes ir bezsvara stāvoklī. Izpletņlēcēji, kas krīt kā akmeņi, ir bezsvara stāvoklī, līdz atver izpletņus. Lai apmācītu astronautus, viņi lidmašīnā rada bezsvara stāvokli uz trīsdesmit līdz četrdesmit sekundēm. Lai to izdarītu, pilots veic "slaidu". Viņš paātrina lidmašīnu, strauji paceļas augšup un izslēdz dzinēju. Lidmašīna sāk lidot pēc inerces, kā ar roku mests akmens. Vispirms tas nedaudz paceļas, pēc tam apraksta loku, pagriežoties uz leju. Nirst Zemes virzienā. Visu šo laiku lidmašīna atrodas brīvā kritiena stāvoklī. Un visu šo laiku viņa kajītē valda īsts bezsvara stāvoklis. Tad pilots atkal ieslēdz dzinēju un uzmanīgi izved lidmašīnu no niršanas normālā horizontālā lidojumā. Ieslēdzot dzinēju, bezsvara stāvoklis uzreiz pazūd. Bezsvara stāvoklī gravitācija iedarbojas uz visām ķermeņa daļiņām bezsvara stāvoklī, bet uz ķermeņa virsmu netiek pielietoti ārēji spēki (piemēram, atbalsta reakcijas), kas varētu izraisīt daļiņu savstarpēju spiedienu viena uz otru. . Līdzīga parādība ir novērojama ķermeņiem, kas atrodas mākslīgā Zemes pavadoņā (vai kosmosa kuģī); šie ķermeņi un visas to daļiņas, saņēmuši atbilstošo sākotnējo ātrumu kopā ar satelītu, gravitācijas spēku ietekmē pārvietojas pa savām orbītām ar vienādiem paātrinājumiem, it kā brīvi, neizdarot savstarpēju spiedienu viens uz otru, tas ir, tie atrodas bezsvara stāvoklis. Tāpat kā uz lifta ķermeni, tos iedarbojas gravitācijas spēks, taču uz ķermeņu virsmām netiek iedarbināti ārēji spēki, kas varētu radīt ķermeņu vai to daļiņu savstarpēju spiedienu vienam uz otru. Kopumā ķermenis ārējo spēku ietekmē atradīsies bezsvara stāvoklī, ja: a) iedarbojošie ārējie spēki ir tikai masa (gravitācijas spēki); b) šo masas spēku lauks ir lokāli viendabīgs, tas ir, lauka spēki nodrošina paātrinājumu visām ķermeņa daļiņām katrā pozīcijā, kas ir identiskas pēc lieluma un virziena; c) visu ķermeņa daļiņu sākotnējie ātrumi ir vienādi pēc lieluma un virziena (ķermenis pārvietojas translatīvi). Tādējādi jebkurš ķermenis, kura izmēri ir mazi salīdzinājumā ar Zemes rādiusu, kas veic brīvu translācijas kustību Zemes gravitācijas laukā, ja nebūs citu ārējo spēku, atradīsies bezsvara stāvoklī. Rezultāts būs līdzīgs jebkura cita debess ķermeņa kustībai gravitācijas laukā. Sakarā ar ievērojamo atšķirību starp bezsvara stāvokļa un zemes apstākļiem, kādos tiek radīti un atkļūdoti mākslīgo Zemes pavadoņu instrumenti un mezgli, kosmosa kuģi un to nesējraķetes, bezsvara problēma ieņem nozīmīgu vietu starp citām astronautikas problēmām. Tas ir vissvarīgākais sistēmām, kurās tvertnes ir daļēji piepildītas ar šķidrumu. Tie ietver piedziņas sistēmas ar šķidrās degvielas raķešu dzinējiem (šķidrās degvielas dzinējiem), kas paredzētas atkārtotai aktivizēšanai kosmosa lidojuma apstākļos. Bezsvara apstākļos šķidrums var ieņemt patvaļīgu pozīciju tvertnē, tādējādi traucējot normālu sistēmas darbību (piemēram, sastāvdaļu padevi no degvielas tvertnēm). Tāpēc, lai nodrošinātu šķidruma piedziņas sistēmu palaišanu nulles gravitācijas apstākļos, tiek izmantoti: šķidrās un gāzveida fāzes atdalīšana degvielas tvertnēs, izmantojot elastīgos separatorus; šķidruma daļas fiksēšana pie režģa sistēmu ieplūdes ierīces (Agena raķešu stadija); radot īslaicīgas pārslodzes (mākslīgo “gravitāciju”) pirms galvenās piedziņas sistēmas ieslēgšanas ar palīgraķešu dzinēju palīdzību u.c. Īpašu paņēmienu izmantošana ir nepieciešama arī šķidrās un gāzveida fāzes atdalīšanai bezsvara apstākļos vairākos dzīvības uzturēšanas sistēmas vienības, barošanas sistēmas kurināmā elementos (piemēram, kondensāta savākšana ar porainu dakti sistēmu, šķidrās fāzes atdalīšana, izmantojot centrifūgu). Kosmosa kuģu mehānismi (saules paneļu, antenu atvēršanai, dokstacijai utt.) ir paredzēti darbam nulles gravitācijas apstākļos. Ar bezsvara palīdzību var veikt noteiktus tehnoloģiskus procesus, kurus ir grūti vai neiespējami īstenot sauszemes apstākļos (piemēram, iegūt kompozītmateriālus ar vienmērīgu struktūru visā tilpumā, iegūt precīzas sfēriskas formas ķermeņus no izkausēta materiāla virsmas spraiguma spēku ietekmē. utt.). Pirmo reizi eksperiments par dažādu materiālu metināšanu vakuuma bezsvara apstākļos tika veikts padomju kosmosa kuģa Sojuz-6 lidojuma laikā (1969). Vairāki tehnoloģiski eksperimenti (par metināšanu, izkausētu materiālu plūsmas un kristalizācijas pētīšanu utt. ) tika veikta Amerikas orbitālajā stacijā Skylab (1973). Zinātnieki veic dažādus eksperimentus kosmosā, veic eksperimentus, taču viņiem ir maz priekšstata par šo darbību gala rezultātu. Bet, ja kāds eksperiments dod noteiktu rezultātu, tad tas ir ilgi jāpārbauda, lai galu galā izskaidrotu un pielietotu iegūtās zināšanas praksē. Tālāk ir sniegti dažu eksperimentu apraksti un interesantas ziņas par bezsvara stāvokli, pie kurām joprojām tiek strādāts.

1.4. Tas ir interesanti

1.4.1. Liesma nulles gravitācijā Uz Zemes gravitācijas ietekmē rodas konvekcijas strāvas, kas nosaka liesmas formu. Tie rada karstas kvēpu daļiņas, kas izstaro redzamu gaismu. Pateicoties tam, mēs redzam liesmu. Nulles gravitācijas apstākļos nav konvekcijas strāvu, kvēpu daļiņas nepaceļas, un sveces liesma iegūst sfērisku formu. Tā kā sveces materiāls ir piesātinātu ogļūdeņražu maisījums, tad, sadedzinot, tie izdala ūdeņradi, kas deg ar zilu liesmu. Zinātnieki cenšas saprast, kā un kāpēc uguns izplatās nulles gravitācijas apstākļos. Liesmu izpēte nulles gravitācijas apstākļos ir nepieciešama, lai novērtētu kosmosa kuģa ugunsizturību un izstrādājot īpašus ugunsdzēšanas līdzekļus. Tādā veidā jūs varat nodrošināt astronautu un transportlīdzekļu drošību.

1.4.2. Šķidruma vibrācija paātrina tā viršanu nulles gravitācijas apstākļos Nulles gravitācijas apstākļos vārīšanās kļūst par daudz lēnāku procesu. Tomēr, kā atklāja franču fiziķi, šķidruma vibrācija var izraisīt tā pēkšņu viršanu. Šis rezultāts ietekmē kosmosa nozari. Katrs no mums ne reizi vien ir novērojis šķidruma fāzu pāreju gāzē augstas temperatūras ietekmē, t.i., vienkārši sakot, vārīšanās procesu. Tvaika burbuļi, kas atraujas no siltuma avota, steidzas augšup, un to vietā nonāk jauna šķidruma porcija. Rezultātā vārīšanu pavada aktīva šķidruma sajaukšana, kas ievērojami palielina tā pārvēršanās ātrumu tvaikā. Galvenā loma šajā vardarbīgajā procesā ir Arhimēda spēkam, kas iedarbojas uz burbuli, kas, savukārt, pastāv gravitācijas spēka dēļ. Bezsvara apstākļos nav svara, nav jēdziena “smagāks” un “vieglāks”, un tāpēc sakarsēta tvaika burbuļi nekur nepeldēs. Ap sildelementu veidojas tvaika slānis, kas novērš siltuma pārnesi uz visu šķidruma tilpumu. Šī iemesla dēļ šķidrumu vārīšana bezsvara stāvoklī (bet pie tāda paša spiediena, nevis vakuumā!) notiks pavisam savādāk nekā uz Zemes. Detalizēta izpratne par šo procesu ir ārkārtīgi svarīga, lai veiksmīgi darbotos kosmosa kuģi, kas pārvadā tonnas šķidrās degvielas. Lai izprastu šo procesu, ir ļoti svarīgi saprast, kādas fiziskas parādības var paātrināt vārīšanos nulles gravitācijas apstākļos. Nesenajā franču fiziķu rakstā ir aprakstīti eksperimentālā pētījuma rezultāti par to, kā augstas frekvences vibrācijas ietekmē viršanas ātrumu. Kā darba vielu pētnieki izvēlējās šķidro ūdeņradi, vieglāko raķešu degvielu. Bezsvara stāvoklis tika radīts mākslīgi, ar spēcīga nehomogēna magnētiskā lauka palīdzību, kas tikko kompensēja gravitācijas spēku (par magnētisko levitāciju lasiet mūsu rakstā Magnētiskā supravadītspēja: levitācija šķidrā skābeklī). Parauga temperatūra un spiediens tika izvēlēti tā, lai fāzes pāreja notiktu pēc iespējas lēnāk un būtu pamanāmas visas tās pazīmes. Franču fiziķu eksperimentu galvenais rezultāts ir tāds, ka bezsvara apstākļos vibrācija paātrina šķidruma pārvēršanos tvaikos. Vibrācijas ietekmē nedaudz pārkarsētā šķidrumā parādās “tilpuma viļņi”: šķidrumā esošu mazu, milimetra lielu frakciju, tvaika burbuļu tīkls. Sākumā šie burbuļi aug lēni, bet pēc 1-2 sekundēm no iedarbības sākuma viss process strauji paātrinās: šķidrums burtiski vārās. Pēc autoru domām, šādai uzvedībai ir divi iemesli. Pirmkārt, kamēr tvaika burbuļi ir mazi, šķiet, ka šķidruma viskozitāte tos “notur” vietā, neļaujot tiem ātri tuvoties viens otram. Lieliem burbuļiem viskozitāte izzūd fonā, un to saplūšana un turpmākā augšana kļūst intensīvāka. Otrs iemesls slēpjas matemātisko likumu būtībā, kas regulē šķidrumu kustību. Šie likumi ir nelineāri, kas nozīmē, ka ārējās vibrācijas ne tikai izraisa šķidruma “nedaudz kratīšanu”, bet arī rada liela mēroga plūsmas tajā. Tieši šīs plūsmas, kad tās tiek paātrinātas, efektīvi sajauc darba tilpumu un noved pie procesa paātrinājuma. Darba autori uzsver, ka viņu atklātā parādība ir ne tikai lietišķa, bet arī tīri zinātniska interese. Savos eksperimentos kompleksās hidrodinamiskās plūsmas, kas pavada burbuļu tīkla attīstību, iet paralēli pašai fāzes pārejai. Abas šīs parādības atbalsta un pastiprina viena otru, izraisot ārkārtēju šķidruma nestabilitāti pat nulles gravitācijas apstākļos.

Ūdens vārīšanās uz Zemes un bezsvara apstākļos (attēls no nasa.gov) Tātad, izprotot bezsvara stāvokļa cēloņus un šīs parādības iezīmes, varam pāriet pie jautājuma par tā ietekmi uz cilvēka ķermeni.

2. nodaļa. Cilvēks un bezsvara stāvoklis

Mēs esam pieraduši pie savas gravitācijas. Mēs esam pieraduši pie tā, ka visiem apkārtējiem objektiem ir svars. Mēs nevaram iedomāties neko citu. Ne tikai mūsu dzīve ir pagājusi svara apstākļos. Visa dzīvības vēsture uz Zemes notika tādos pašos apstākļos. Zemes gravitācija nekad nav pazudusi miljoniem gadu. Tāpēc visi uz mūsu planētas dzīvojošie organismi jau sen ir pielāgojušies sava svara uzturēšanai. Jau senos laikos dzīvnieku ķermeņos veidojās kauli, kas kļuva par viņu ķermeņa balstiem. Bez kauliem dzīvnieki gravitācijas ietekmē “izplēstos” pa zemi kā mīksta no ūdens izvilkta medūza krastā. Visi mūsu muskuļi miljoniem gadu laikā ir pielāgojušies, lai kustinātu mūsu ķermeni, pārvarot Zemes gravitāciju. Un viss mūsu ķermeņa iekšienē ir pielāgots svara apstākļiem. Sirdij ir spēcīgi muskuļi, kas paredzēti, lai nepārtraukti sūknētu vairākus kilogramus asiņu. Un ja vēl plūst uz leju, kājās, viegli, tad uz augšu, galvā, jāpieliek ar spēku. Visi mūsu iekšējie orgāni ir piekarināti ar stiprām saitēm. Ja to nebūtu, iekšpuses “noripotos” un saliptu kaudzē. Pastāvīgā svara dēļ esam izstrādājuši īpašu orgānu – vestibulāro aparātu, kas atrodas dziļi galvā, aiz auss. Tas ļauj mums sajust, kurā mūsu pusē atrodas Zeme, kur ir “augšā” un kur “lejup”. Vestibulārais aparāts ir neliels dobums, kas piepildīts ar šķidrumu. Tie satur sīkus oļus. Kad cilvēks stāv taisni, oļi atrodas dobuma apakšā. Ja cilvēks apguļas, oļi saripinās un piezemēsies uz sānu sienas. Cilvēka smadzenes to jutīs. Un cilvēks pat ar aizvērtām acīm uzreiz pateiks, kur ir dibens. Tātad cilvēkā viss ir pielāgots apstākļiem, kādos viņš dzīvo uz planētas Zeme virsmas. Kādi ir dzīves apstākļi cilvēkam tādā savdabīgā stāvoklī kā bezsvara stāvoklis? Īpaši svarīgi ir ņemt vērā bezsvara stāvokļa unikalitāti pilotējamā kosmosa kuģa lidojuma laikā: bezsvara stāvoklī esoša cilvēka dzīves apstākļi krasi atšķiras no parastajiem uz zemes, kas izraisa izmaiņas vairākās viņa dzīvībai svarīgās funkcijās. . Tādējādi bezsvara stāvoklis nostāda centrālo nervu sistēmu un daudzu analizatoru sistēmu (vestibulārā aparāta, muskuļu-locītavu aparātu, asinsvadu) receptorus neparastos darbības apstākļos. Tāpēc bezsvara stāvoklis tiek uzskatīts par īpašu neatņemamu stimulu, kas ietekmē cilvēka un dzīvnieka ķermeni visa orbitālā lidojuma laikā. Atbilde uz šo stimulu ir adaptīvie procesi fizioloģiskās sistēmās; to izpausmes pakāpe ir atkarīga no bezsvara stāvokļa ilguma un daudz mazākā mērā no organisma individuālajām īpašībām. Bezsvara stāvokļa nelabvēlīgo ietekmi uz cilvēka ķermeni lidojuma laikā var novērst vai ierobežot, izmantojot dažādus līdzekļus un metodes (muskuļu trenēšana, elektriskā muskuļu stimulācija, negatīvs spiediens uz ķermeņa lejasdaļu, farmakoloģiskie un citi līdzekļi). Apmēram 2 mēnešus ilgā lidojumā (otrā apkalpe Amerikas Skylab stacijā, 1973) tika panākts augsts preventīvs efekts, galvenokārt pateicoties astronautu fiziskajai sagatavotībai. Augstas intensitātes darbs, kas izraisīja sirdsdarbības ātruma palielināšanos līdz 150–170 sitieniem minūtē, tika veikts uz veloergometra 1 stundu dienā. Asinsrites un elpošanas funkcijas atjaunošana notika 5 dienas pēc nosēšanās. Metabolisma izmaiņas, statokinētiskie un vestibulārie traucējumi bija vieglas. Efektīvs līdzeklis, visticamāk, būs mākslīga “smaguma” radīšana uz kosmosa kuģa, ko var iegūt, piemēram, uzbūvējot staciju liela rotējoša (tas ir, nekustīga) riteņa formā un novietojot darba zonas uz tā “malas”. Sakarā ar “apmales” rotāciju, tajā esošie ķermeņi tiks nospiesti pret tās virsmu, kas pildīs “grīdas” lomu, un uz ķermeņu virsmām uzliktās “grīdas” reakcija radīs mākslīgu. "gravitācija". Mākslīgās “gravitācijas” radīšana uz kosmosa kuģiem var novērst bezsvara stāvokļa nelabvēlīgo ietekmi uz dzīvnieku un cilvēku ķermeni. Lai atrisinātu vairākas teorētiskas un praktiskas problēmas kosmosa medicīnā, plaši tiek izmantotas laboratorijas metodes bezsvara simulācijai, tai skaitā ierobežojot muskuļu aktivitāti, atņemot cilvēkam ierasto atbalstu gar ķermeņa vertikālo asi, samazinot hidrostatisko asinsspiedienu, kas tiek sasniegts. turot cilvēku horizontālā stāvoklī vai leņķī (galva lejā).kājas), ilgstošs nepārtraukts gultas režīms vai personas iegremdēšana uz vairākām stundām vai dienām šķidrā (tā sauktā iegremdēšanas) vidē. Nulles gravitācijas apstākļi traucē spēju pareizi novērtēt objektu izmērus un attālumu līdz tiem, kas neļauj astronautiem orientēties apkārtējā telpā un var izraisīt avārijas kosmosa lidojumu laikā, teikts žurnālā publicētajā franču zinātnieku rakstā. Acta Astronautica. Līdz šim ir uzkrāts daudz pierādījumu, ka astronautu kļūdas, nosakot attālumus, nav nejaušas. Bieži vien tālu objekti viņiem šķiet tuvāki nekā patiesībā. Francijas Nacionālā zinātnisko pētījumu centra zinātnieki veica eksperimentālu pārbaudi, lai noskaidrotu spēju novērtēt attālumus mākslīgi radīta bezsvara apstākļos, kad lidmašīna lido ar parabolu. Šajā gadījumā bezsvara stāvoklis ilgst ļoti īsu laiku - apmēram 20 sekundes. Izmantojot īpašas brilles, brīvprātīgajiem tika parādīts nepabeigts kuba attēls un lūgts pabeigt pareizās ģeometriskās figūras zīmējumu. Normālas gravitācijas apstākļos subjekti uzzīmēja visas puses kā vienādas, bet bezsvara stāvoklī viņi nespēja pareizi izpildīt testu. Pēc zinātnieku domām, šis eksperiments parāda, ka tieši bezsvara stāvoklis, nevis ilgstoša pielāgošanās tam ir jāuzskata par svarīgu uztveri kropļojošu faktoru. 2.1. Dzīves problēmu izpēte kosmosā NASA īstenotās Skylab programmas zinātnisko direktoru, vadošo amerikāņu kosmosa ekspertu profesora E. Stūlingera un Dr. L. Beljū 1977. gadā sarakstītā grāmatā “Skylab Orbital Station” ir runāts par orbitālajā stacijā veiktajiem pētījumiem par ietekmi. apkārtējās telpas telpas, apkalpes locekļu spējām. Biomedicīnas pētījumu programma aptvēra šādas četras jomas: medicīniskie eksperimenti ietvēra to fizioloģisko efektu padziļinātu izpēti un to darbības periodu, kas tika novēroti iepriekšējos lidojumos. Bioloģiskie eksperimenti ietvēra fundamentālu bioloģisko procesu izpēti, ko var ietekmēt bezsvara apstākļi. Biotehnisko eksperimentu mērķis bija attīstīt cilvēka-mašīnas sistēmu efektivitāti, strādājot kosmosā un pilnveidojot bioiekārtu izmantošanas tehnoloģiju. Šeit ir dažas pētniecības tēmas:

sāls līdzsvara pētījums; ķermeņa šķidrumu bioloģiskie pētījumi; kaulu audu izmaiņu izpēte; radot negatīvu spiedienu uz ķermeņa lejasdaļu lidojuma laikā; vektora kardiogrammu iegūšana; citoģenētiskās asins analīzes; imunitātes pētījumi; asins tilpuma un sarkano asins šūnu dzīves ilguma izmaiņu pētījumi; sarkano asins šūnu metabolisma pētījumi; īpašu hematoloģisko efektu izpēte; miega – nomoda cikla izpēte kosmosa lidojuma apstākļos; astronautu filmēšana noteiktu darba operāciju laikā; vielmaiņas ātruma mērījumi; astronauta ķermeņa svara mērīšana kosmosa lidojuma laikā; pētījumi par bezsvara stāvokļa ietekmi uz dzīvām cilvēka šūnām un audiem. (1.pielikums) Krievu zinātnieki un kosmonauti ir uzkrājuši lielu daudzumu zinātnisku un praktisku materiālu. Vai ir iespējams operēt cilvēkus bez gravitācijas? No pirmā acu uzmetiena šis jautājums šķiet neticams, bet patiesībā mūsu pasaulē ir iespējams daudz! Tas parādīja, ka zinātnieki spēja pāriet no eksperimentiem, kuros nereti bija daži trūkumi un prasīja uzlabojumus, pie īstiem atklājumiem un varēja praksē pierādīt, ka cilvēku ir iespējams operēt arī nulles gravitācijas apstākļos! 2.2. Darbība kosmosā Franču ārsti profesora Dominika Mārtina no Bordo vadībā veica pasaulē pirmo ķirurģisko operāciju nulles gravitācijas apstākļos. Eksperiments tika veikts uz lidmašīnas A-300 klāja speciāli aprīkotā modulī. Tajā piedalījās trīs ķirurgi un divi anesteziologi, kuriem bija jāizņem taukains audzējs uz rokas brīvprātīgajam pacientam, 46 gadus vecajam Filipam Sančo. Kā teica profesors Martēns, ārstu uzdevums bija nevis demonstrēt tehniskos sasniegumus, bet gan pārbaudīt operācijas iespējamību nulles gravitācijas apstākļos. "Esam simulējuši kosmosa apstākļiem atbilstošu situāciju, un tagad zinām, ka cilvēku kosmosā var operēt bez nopietnām komplikācijām," piebilda ķirurgs. Pēc viņa teiktā, operācija audzēja noņemšanai kopumā aizņēma nepilnas 10 minūtes. Trīs stundu lidojuma režīms uz A-300 klāja tika veidots tā, ka šajā laikā 32 reizes tika izveidots bezsvara stāvoklis, katrai fāzei ilgstot aptuveni 20 sekundes. "Ja mēs divas stundas nepārtraukti atrastos bezsvara stāvoklī, mēs varētu operēt apendicītu," sacīja profesors Martēns. Nākamais eksperimenta posms, ko plānots veikt aptuveni pēc gada, būs ķirurģiska operācija, kas būs jāveic medicīnas robotam, ko vada komandas no zemes bāzes. 2.3. Kosmosa attīstības pielietojums uz Zemes Mēs kustamies arvien mazāk un arvien vairāk izskatāmies pēc astronautiem, kas peld ar nulles gravitāciju. Jebkurā gadījumā mēs pilnībā piedzīvojam visus samazinātas fiziskās aktivitātes trūkumus, no kuriem cieš astronauti. Tiem, kas strādā orbītā, zinātnieki ir izstrādājuši daudz veidu, kā tos novērst. Kā nesen izrādījās, uz Zemes daži no šiem izgudrojumiem nostāda kājās pat tos, kuri vispār nekad nav staigājuši. "Kosmosā un uz Zemes ietekmējošie faktori ir līdzīgi, tāpēc metodes, kā novērst bezsvara stāvokļa sekas, izrādījās piemērotas ikdienas dzīvē," saka Inesa Benediktovna KOZLOVSKAJA, Institūta Sensomotorās fizioloģijas un profilakses nodaļas vadītāja. medicīniskās un bioloģiskās problēmas. - Fiziskās aktivitātes samazināšanās (hipokinēzija) kļūst par vadošo faktoru mūsu sabiedrības dzīvē: mēs pārtraucam kustēties. Viens amerikāņu pētnieks uzraudzīja ikdienas muskuļu darbību dažādu profesiju cilvēkiem un dzīvniekiem. Izrādījās, ka mūsu aktivitāte, salīdzinot ar jebkuras dzīvas radības (žurkām, kaķiem, suņiem, pērtiķiem) darbību, ir par divām kārtām mazāka. Mēs atrodamies uz hipokinētiskas slimības sliekšņa, dziļas atslodzes slimības, kuras visspilgtāko izpausmi mēs redzējām astronautiem 1970. gadā. Atgriezušies no 17 dienu lidojuma, viņi īsti nevarēja ne piecelties, ne pakustēties, viņiem bija grūti pat elpot, jo bija aizturēti arī elpošanas muskuļi. "Mēs simulējām bezsvara ietekmi uz Zemi, izmantojot sauso iegremdēšanu," saka Irina Valerievna SAENKO, vecākā pētniece, Krievijas Federācijas Valsts pētniecības centra Klīniskās fizioloģijas katedras vadītāja, Krievijas Zinātņu akadēmijas Biomedicīnas problēmu institūts. - Lai to izdarītu, ūdens baseinā tiek ievietota plāna ūdensnecaurlaidīga plēve, kuras izmērs ir ievērojami lielāks par ūdens virsmu, un cilvēks tiek iegremdēts ūdenī, tiekot no tā atdalīts. Tajā pašā laikā viņam tiek atņemts atbalsts, un mēs redzam, kā uzreiz sāk attīstīties motorikas traucējumi: cieš stāja un motorisko darbību koordinācija. Viņš stāv nestabili, slikti un neveikli staigā, viņam ir grūtības veikt precīzas darbības. Lai novērstu šos traucējumus, tika ierosināts stimulēt pēdu atbalsta zonas, pieliekot slodzi, kas aptuveni vienāda ar slodzi uz Zemes, kas rodas stāvot un ejot. Turklāt tiek izmantotas arī citas efektīvas metodes cilvēku ārstēšanai sauszemes apstākļos, piemēram, pingvīnu kostīmu sāka ieviest zemes medicīnā 1992. gadā (kosmosā to izmanto jau vairāk nekā 20 gadus), augstfrekvences un augst- intensitātes elektriskā stimulācija bērnu, cerebrālās triekas slimnieku un cilvēku, kuri slimības dēļ ilgstoši guļ gultā, ārstēšanai. Tātad esejas otrā un pēdējā nodaļa ir beigusies. Pēc visa materiāla iesniegšanas es vēlētos pāriet uz secinājumu. SECINĀJUMS Tātad, noslēdzot savu darbu, es vēlos vēlreiz atgādināt galvenos abstrakta nosacījumus, kas atklāj tēmas būtību:

Bezsvara stāvoklis rodas, kad ķermenis brīvi krīt kopā ar balstu, t.i. ķermeņa un atbalsta paātrinājums ir vienāds ar gravitācijas paātrinājumu; 2) Ir divu veidu bezsvara stāvoklis: statiskais un dinamiskais; 3) Bezsvara stāvokli var izmantot, lai īstenotu dažus tehnoloģiskus procesus, kurus ir grūti vai neiespējami īstenot zemes apstākļos; 4) Liesmu izpēte nulles gravitācijas apstākļos nepieciešama, lai novērtētu kosmosa kuģa ugunsizturību un izstrādājot īpašus ugunsdzēšanas līdzekļus; 5) Detalizēta izpratne par šķidruma viršanas procesu kosmosā ir ārkārtīgi svarīga, lai veiksmīgi darbotos kosmosa kuģis, kas pārvadā tonnas šķidrās degvielas; 6) Bezsvara stāvokļa ietekme uz ķermeni ir negatīva, jo izraisa izmaiņas vairākās tā dzīvībai svarīgās funkcijās. To var labot, radot mākslīgo gravitāciju uz kosmosa kuģa, ierobežojot astronautu muskuļu darbību utt. 7) Cilvēku var operēt kosmosā, bezsvara apstākļos. To pierādīja franču ārsti profesora Dominika Mārtina vadībā no Bordo. Tādējādi par bezsvara stāvokli var atrast daudz un dažādas informācijas, taču, manuprāt, manā darbā materiāls ir sniegts diezgan detalizēti, jo tas ir aplūkots no diviem dažādiem viedokļiem: fiziskā un medicīniskā. Abstraktā ir arī apraksti par dažiem eksperimentiem, ko zinātnieki veica bezsvara apstākļos. Tas, manuprāt, sniedz skaidru priekšstatu par bezsvara stāvokli, tā rašanās mehānismu, šīs parādības iezīmēm un ietekmi uz ķermeni. Divi viedokļi par bezsvara fenomenu - fiziskais un medicīniskais - papildina viens otru, jo medicīna nav iespējama bez fizikas!

Literatūra

/bibl/skylab/obl.html

/online/health/511/03_01

http

://

elementārs

ziņas

/164820?

lappuse

http

://

www

google

http

://

epizodes telpa

testpilots

bibli

Klusancevs

dom

orb

75/

Klušancevs

_04

htm

)

http

://

www

/2006/09/28/

nevesomost

anons

html

/tp/nr/pn.htm

RIA ziņas

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

PIETEIKUMS

1.pielikums

Rīsi. 1. Eksperimenti, lai uzraudzītu astronautu masas izmaiņas:
a - atkritumu produktu masas mērīšana; b - astronautu ķermeņa svara mērīšana; c - pārtikas patēriņa mērīšana

Rīsi. 2. Ierīce paraugu masas noteikšanai nulles gravitācijas apstākļos:
1 - elastīgs pārklājums

Rīsi. 3. Zemes apmācība ierīcē, lai radītu negatīvu spiedienu uz astronautu ķermeņa apakšējo daļu.
1 - aparāts negatīva spiediena radīšanai uz astronautu ķermeņa apakšējo daļu; 2 - ierīce asinsspiediena noteikšanai; 3 - ierīce vektoru kardiogrammu iegūšanai

Rīsi. 4. Darbs ar LBNP ierīci Skylab stacijā (attēls)

Rīsi. 5. Vestibulārā aparāta darbības izpēte uz rotējoša krēsla

Rīsi. 6. Ķermeņa svara mērīšana

Rīsi. 7. Bezsvara stāvokļa ietekmes uz cilvēka dzīvām šūnām un audiem izpēte

Rīsi. 8. Kosmonautu miega un reakciju izpēte miega laikā

Rīsi. 9. Astronauta vielmaiņas īpašību izpēte eksperimentu laikā ar veloergometru:
1 - veloergometrs; 2 - vielmaiņas analizators: 3 - iemutnis; 4 - šļūtene; 5 - zonde temperatūras mērīšanai; 6 – elektrodi

Skābekļa stāvokļa regulēšanas mehānismi cilvēkiem bezsvara ietekmes simulācijas apstākļos un, izmantojot intensīvās terapijas metodes 14.00 32 Aviācija, kosmosa un jūras medicīna 14.00 37 Anestezioloģija un reanimācija
Promocijas darba kopsavilkums
Darbs tika veikts Krievijas Federācijas Valsts zinātniskajā centrā - Krievijas Zinātņu akadēmijas Medicīnas un bioloģisko problēmu institūtā (SSC RF - IMBP RAS)
Nosacījumi, lai radītu simulētu bezsvara stāvokli un pētītu kviešu telpisko orientāciju, augšanu un attīstību kosmosa siltumnīcas prototipa ar izliektu nosēšanās virsmu testēšanas laikā.
Pētījums
NOSACĪJUMI SIMULĒTAS BEZSVARA IZVEIDOŠANAI UN KVIEŠU TELPISKĀS ORIENTĀCIJAS, AUGŠANAS UN ATTĪSTĪBAS IZPĒTES TELPAS SILTUMNĪCAS PROTOTIPA AR IZliekTU IZSTĀJĪBAS VIRSMU GRUPES PĀRBAUDES LAIKĀ
Fizikas stundas kopsavilkums: "Ķermeņa svars. Bezsvara stāvoklis. Pārslodzes"
Abstrakts
Nodarbības mērķi: atkārtot ķermeņa svara jēdzienu, noskaidrot, kā mainās ķermeņa svars, kustoties ar paātrinājumu, apsvērt, kas ir bezsvara stāvokļa un pārslodzes cēlonis.
Treniņa tēma: “Gravitācija un ķermeņa svars. Bezsvara stāvoklis"
Risinājums
Nodarbības mērķi un uzdevumi: pilnveidot zināšanas par gravitācijas mijiedarbību, iepazīstināt ar fiziskajiem lielumiem "gravitācija", "ķermeņa svars", veidot priekšstatus par bezsvara fenomenu, attīstīt spēju izolēt darbību
Nikolajs Nosovs. Nezinu uz Mēness
Dokuments
Pēc arhitekta Vertibutilkina projekta Kolokolčikova ielā uzbūvētas pat divas rotējošas ēkas.

Mēs esam pieraduši pie tā, ka visiem apkārtējiem objektiem ir svars. Tas notiek tāpēc, ka gravitācijas spēks viņus piesaista Zemei. Pat ja mēs lidojam ar lidmašīnu vai lecam ar izpletni, svars no mums nepazūd. Bet kas notiek, ja svars tomēr pazūd, kad tas notiek un kādas interesantas parādības tiek novērotas bezsvara apstākļos? Par to visu - šajā ierakstā.

Ņūtona atklātais universālās gravitācijas likums nosaka, ka visi ķermeņi ar masu tiek piesaistīti viens otram. Ķermeņiem ar mazu masu šāda pievilcība praktiski nav manāma, taču, ja ķermenim ir liela masa, piemēram, mūsu planētai Zeme (un tā masa kilogramos ir izteikta 25 ciparu skaitļā), tad pievilcība kļūst pamanāma. Tāpēc visi objekti tiek piesaistīti Zemei - ja jūs tos paceļat, tie nokrīt, un, krītot, gravitācija nospiež tos uz virsmas. Tas noved pie tā, ka visam uz Zemes ir svars, pat gaiss tiek nospiests pret Zemi ar gravitācijas spēku un ar savu svaru spiež uz visu, kas atrodas uz tās virsmas.

Kad svars var pazust? Vai nu tad, kad gravitācijas spēks uz ķermeni neiedarbojas vispār, vai arī tad, kad iedarbojas, bet nekas neliedz ķermenim brīvi krist. Lai gan gravitācijas spēks samazinās, attālinoties no Zemes, pat simtiem un tūkstošu kilometru augstumā tas saglabājas spēcīgs, tāpēc atbrīvoties no gravitācijas spēka nav viegli. Bet ir pilnīgi iespējams atrasties brīvā kritiena stāvoklī.

Piemēram, jūs varat nonākt bezsvara stāvoklī, ja atrodaties lidmašīnā, kas pārvietojas pa īpašu trajektoriju – gluži kā ķermenim, kuram netraucētu gaisa pretestība.

Tas viss izskatās šādi:

Protams, lidmašīna ilgstoši nevar pārvietoties pa šādu trajektoriju, jo tā ietrieksies zemē. Tāpēc tikai astronauti, kas dzīvo uz orbitālās stacijas, saskaras ar ilgstošu uzturēšanos bezsvara apstākļos. Un viņiem ir jāpierod, ka daudzas mums pazīstamas parādības bezsvara apstākļos notiek pavisam citādi nekā uz Zemes.

1) Nulles gravitācijas apstākļos jūs varat viegli pārvietot smagus priekšmetus un pārvietot sevi ar nelielu piepūli. Tiesa, šī paša iemesla dēļ jebkuri priekšmeti ir īpaši jānostiprina, lai tie nelidotu apkārt orbitālajai stacijai, un guļot astronauti iekāpj speciālos pie sienas piestiprinātos maisos.

Lai iemācītos pārvietoties nulles gravitācijas apstākļos, ir vajadzīgs laiks, un iesācējiem tas neizdodas uzreiz. "Viņi spiež no visa spēka un sit ar galvu, sapinās vados un tā tālāk, tāpēc tas ir nebeidzamas jautrības avots," par šo tēmu sacīja viens no amerikāņu astronautiem.

2) Šķidrumi bezsvara stāvoklī iegūst sfērisku formu. Ūdeni, kā mēs esam pieraduši uz Zemes, nevarēs uzglabāt atvērtā traukā, izliet to no tējkannas un ieliet tasītē un pat mazgāt rokas parastajā veidā.

3) Liesma nulles gravitācijas apstākļos ir ļoti vāja un laika gaitā izzūd. Ja parastos apstākļos aizdedzinat sveci, tā degs spilgti, līdz izdegs. Bet tas notiek tāpēc, ka sakarsētais gaiss kļūst vieglāks un paceļas augšup, radot vietu svaigam ar skābekli piesātinātam gaisam. Nulles gravitācijas apstākļos gaisa konvekcija netiek novērota un laika gaitā ap liesmu esošais skābeklis izdeg un degšana apstājas.

Sveces dedzināšana normālos apstākļos un bez gravitācijas (pa labi)

Bet pastāvīga skābekļa plūsma ir nepieciešama ne tikai sadegšanai, bet arī elpošanai. Tāpēc, ja astronauts ir nekustīgs (piemēram, guļ), tad nodalījumā ir jādarbojas ventilatoram, lai sajauktu gaisu.

4) Nulles gravitācijas apstākļos ir iespējams iegūt unikālus materiālus, kurus ir grūti vai pat neiespējami iegūt sauszemes apstākļos. Piemēram, īpaši tīras vielas, jauni kompozītmateriāli, lieli regulāri kristāli un pat medikamenti. Ja būtu iespējams samazināt izmaksas par kravas nogādāšanu orbītā un atpakaļ, tas atrisinātu daudzas tehnoloģiskas problēmas.

5) Nulles gravitācijas apstākļos uz orbitālās stacijas pirmo reizi tika atklāti daži iepriekš nezināmi efekti. Piemēram, kristāliskām līdzīgu struktūru veidošanās plazmā vai “Džanibekova efekts” - kad rotējošam objektam noteiktos intervālos pēkšņi mainās griešanās asi par 180 grādiem.

Džanibekova efekts:

6) Bezsvara stāvoklis būtiski ietekmē cilvēkus un dzīvos organismus. Lai gan ir iespējams pielāgoties dzīvei nulles gravitācijas apstākļos, tas nav tik vienkārši. Pirmo reizi atrodoties bezsvara stāvoklī, cilvēks zaudē orientāciju telpā, rodas reibonis, jo vestibulārais aparāts pārstāj normāli darboties. Citas izmaiņas organismā ietver šķidruma pārdali organismā, kas izraisa sejas pietūkumu un aizliktu degunu, auguma palielināšanos mugurkaula slodzes zuduma dēļ, kā arī ilgstošu bezsvara stāvokli, muskuļu atrofiju un kaulu veidošanos. zaudēt spēkus. Lai samazinātu negatīvās izmaiņas, astronautiem regulāri jāveic īpaši vingrinājumi.

Pēc atgriešanās uz Zemes astronautiem no jauna jāpielāgojas iepriekšējiem apstākļiem ne tikai fiziski, bet arī psiholoģiski. Viņi, piemēram, aiz ieraduma var atstāt glāzi gaisā, aizmirstot, ka tā nokritīs.

"Bezsvara fizika". SKS astronauti stāsta, kā fizikas likumi darbojas bezsvara apstākļos:

Kas tas ir - bezsvara stāvoklis? Prezentācija par tēmu "bezsvara fizika" Ziņojums par tēmu bezsvara stāvoklis

Bezsvara stāvoklis uz Zemes

Fiziskā izteiksme

Skābekļa stāvokļa regulēšanas mehānismi cilvēkiem bezsvara ietekmes simulācijas apstākļos un, izmantojot intensīvās terapijas metodes 14.00 32 Aviācija, kosmosa un jūras medicīna 14.00 37 Anestezioloģija un reanimācija

Nosacījumi, lai radītu simulētu bezsvara stāvokli un pētītu kviešu telpisko orientāciju, augšanu un attīstību kosmosa siltumnīcas prototipa ar izliektu nosēšanās virsmu testēšanas laikā.

Fizikas stundas kopsavilkums: "Ķermeņa svars. Bezsvara stāvoklis. Pārslodzes"

Treniņa tēma: “Gravitācija un ķermeņa svars. Bezsvara stāvoklis"

Nikolajs Nosovs. Nezinu uz Mēness