Ce este asta - imponderabilitate? Prezentare pe tema „fizica imponderabilitatii” Mesaj pe tema imponderabilitate

Greutatea ca forță cu care orice corp acționează pe o suprafață, suport sau suspensie. Greutatea apare din cauza atracției gravitaționale a Pământului. Numeric, greutatea este egală cu forța de gravitație, dar aceasta din urmă este aplicată pe centrul de masă al corpului, în timp ce greutatea este aplicată pe suport.

Imponderabilitate - greutate zero, poate apărea dacă nu există forță gravitațională, adică corpul este suficient de departe de obiectele masive care îl pot atrage.

Stația Spațială Internațională este situată la 350 km de Pământ. La această distanță, accelerația gravitației (g) este de 8,8 m/s2, ceea ce este cu doar 10% mai mică decât pe suprafața planetei.

Acest lucru este rar observat în practică - influența gravitațională există întotdeauna. Astronauții de pe ISS sunt încă afectați de Pământ, dar acolo există imponderabilitate.

Un alt caz de imponderabilitate apare atunci când gravitația este compensată de alte forțe. De exemplu, ISS este supusă gravitației, ușor redusă din cauza distanței, dar stația se mișcă și pe o orbită circulară la viteza de evacuare, iar forța centrifugă compensează gravitația.

Imponderabilitate pe Pământ

Fenomenul de imponderabilitate este posibil și pe Pământ. Sub influența accelerației, greutatea corporală poate scădea și chiar deveni negativă. Exemplul clasic dat de fizicieni este un lift în cădere.

Dacă liftul se mișcă în jos cu accelerație, atunci presiunea pe podeaua liftului și, prin urmare, greutatea, va scădea. Mai mult, dacă accelerația este egală cu accelerația gravitației, adică liftul cade, greutatea corpurilor va deveni zero.

Greutatea negativă este observată dacă accelerația mișcării liftului depășește accelerația gravitației - corpurile din interior se vor „lipi” de tavanul cabinei.

Acest efect este utilizat pe scară largă pentru a simula imponderabilitate în antrenamentul astronauților. Aeronava, echipată cu o cameră de antrenament, se ridică la o înălțime considerabilă. După care se scufundă de-a lungul unei traiectorii balistice, de fapt, mașina se nivelează la suprafața pământului. Când scufundați de la 11 mii de metri, puteți obține 40 de secunde de imponderabilitate, care este folosită pentru antrenament.

Există o concepție greșită că astfel de oameni efectuează figuri complexe, cum ar fi „bucla lui Nesterov”, pentru a obține imponderabilitate. De fapt, aeronavele de pasageri de producție modificată, care sunt incapabile de manevre complexe, sunt folosite pentru antrenament.

Expresia fizică

Formula fizică pentru greutatea (P) în timpul mișcării accelerate a unui suport, fie că este vorba despre un corset în cădere sau un avion de scufundare, este următoarea:

unde m este masa corporală,
g – accelerația în cădere liberă,
a este accelerația suportului.

Când g și a sunt egale, P=0, adică se obține imponderabilitate.

Trăim într-o perioadă în care zborurile navelor spațiale în jurul Pământului, către Lună și către alte planete ale sistemului solar nu mai sunt surprinzătoare. Știm că în timpul zborului, astronauții și toate obiectele de pe navele spațiale se află într-o stare specială numită starea de imponderabilitate. Ce fel de stare este aceasta și poate fi observată pe Pământ? Imponderabilitate este un fenomen fizic complex. Pentru a înțelege, trebuie să vă amintiți ceva de la cursul de fizică.

Deci, prin greutatea unui corp înțelegem forța cu care corpul, datorită atracției către Pământ, apasă pe suport.

Imaginați-vă că suportul și corpul cad liber. La urma urmei, un suport este și un corp asupra căruia acționează gravitația. Care va fi greutatea corpului în acest caz: cu ce forță va acționa corpul asupra suportului?

Să facem un experiment. Să luăm un corp mic și să-l atârnăm de un arc atașat de un suport fix. Sub influența gravitației, corpul începe să se miște în jos, astfel încât arcul se întinde până când în el apare o forță elastică, care echilibrează forța gravitației. Dacă tăiați firul care ține arcul și corpul, arcul și corpul vor cădea. Puteți observa că în timpul toamnei, tensiunea din primăvară dispare și revine la dimensiunea inițială.

Ce se întâmplă? Când un izvor cu corp cade, acesta rămâne neîntins. Adică corpul care cade nu acționează asupra arcului care cade odată cu el. În acest caz, greutatea corpului este zero, dar corpul și primăvara cad, ceea ce înseamnă că forța gravitației încă acționează asupra lor.

În același mod, dacă corpul și suportul sau suportul pe care se află corpul cad liber, atunci corpul nu va mai exercita presiune asupra suportului sau suportului. În acest caz, greutatea corporală va fi egală cu zero.

Fenomene similare sunt observate pe nave spațiale și sateliți. Satelitul care orbitează în jurul Pământului, astronautul și toate corpurile care se află în interiorul satelitului sunt în continuă cădere liberă (par să cadă pe Pământ). Drept urmare, corpurile nu pun presiune pe suport în timpul toamnei și nu întind arcul. Se spune că astfel de corpuri sunt într-o stare de imponderabilitate („fără greutate”, greutatea este zero).

Corpurile care nu sunt asigurate în navă „plutesc” liber. Lichidul turnat într-un vas nu apasă pe fundul și pereții vasului, astfel încât să nu curgă prin orificiul din vas. Pendulele ceasului se odihnesc în orice poziție în care sunt lăsate. Astronautul nu are nevoie de niciun efort pentru a-și menține brațul sau piciorul în poziție extinsă. Ideea lui despre unde este sus și unde este jos dispare. Dacă dați o viteză corporală în raport cu cabina satelitului, atunci aceasta se va mișca rectiliniu și uniform până se va ciocni cu alte corpuri.

blog.site, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursa originală.

« Fizica - clasa a X-a"

Amintiți-vă de definiția gravitației. Ar putea ea să dispară?

După cum știm, gravitația este forța cu care Pământul atrage un corp situat pe suprafața sa sau în apropierea acestei suprafețe.

Greutate corporala numită forţa cu care acest corp acţionează asupra unui suport orizontal sau întinde suspensia.

Greutatea nu este o forță de natură specifică. Acest nume este dat unui caz special de manifestare a forței elastice.

Greutatea acționează direct asupra tăvii cântarului cu arc și întinde arcul; sub influența acestei forțe jugul cântarilor pârghiei se rotește.
Să explicăm acest lucru cu un exemplu simplu.

Fie corpul A să se afle pe un suport orizontal B (Fig. 3.9), care poate servi drept panou de cântare.
Notăm forța gravitației cu , iar forța de presiune a corpului asupra suportului (greutatea) cu 1.
Modulul forței de reacție a solului este egal cu modulul greutății 1 conform celei de-a treia legi a lui Newton.

Forța este îndreptată în direcția opusă greutății 1
Forța de reacție a solului se aplică nu suportului, ci corpului situat pe acesta.

În timp ce forța gravitației se datorează interacțiunii corpului cu Pământul, greutatea 1 apare ca urmare a unei interacțiuni complet diferite - interacțiunea corpului A și a suportului B.
Prin urmare, greutatea are caracteristici care o deosebesc semnificativ de gravitație.

Cea mai importantă caracteristică a greutății este că valoarea acesteia depinde de accelerația cu care se mișcă suportul.

Când corpurile sunt transferate de la pol la ecuator, greutatea lor se modifică, deoarece datorită rotației zilnice a Pământului, cântarul cu corpul are o accelerație centripetă la ecuator.
Conform celei de-a doua legi a lui Newton, pentru un corp situat la ecuator, avem



unde N este forța de reacție a solului egală cu greutatea corpului.

La pol, greutatea corpului este egală cu forța gravitației. Evident, la pol greutatea corporală este mai mare decât la ecuator.

Să ne concentrăm pe un caz mai simplu.
Lăsați corpul să fie pe o scară cu arc într-un lift care se mișcă cu accelerație.
Conform celei de-a doua legi a lui Newton

Să direcționăm vertical în jos axa de coordonate OY a sistemului de referință asociat Pământului.
Să scriem ecuația de mișcare a corpului în proiecție pe această axă:


mai y = F y + N y.


Dacă accelerația este îndreptată în jos, atunci, exprimând proiecțiile vectorilor în termeni de modulele lor, obținem ma = F - N. Deoarece N = F 1, atunci ma = F - F 1.
De aici este clar că numai la a = 0 greutatea este egală cu forța cu care corpul este atras de Pământ (F 1 = F). Dacă a ≠ 0, atunci F 1 = F - ma = m(g - a).

Greutatea corpului depinde de accelerația cu care se mișcă suportul, iar apariția acestei accelerații este echivalentă cu o modificare a accelerației gravitației.
Dacă, de exemplu, liftul este forțat să cadă liber, adică a = g, atunci F 1 = m(g - g) = 0, corpul este într-o stare de imponderabilitate.

Debutul unei stări de imponderabilitate pentru corpuri înseamnă că corpurile nu apasă pe suport și, prin urmare, nu sunt afectate de forța de reacție a suportului; ele se deplasează numai sub influența forței gravitaționale spre Pământ.

Este natura imponderabilității aceeași pentru corpurile dintr-un lift și pentru corpurile dintr-un satelit?

Esența mecanică a imponderabilității este că într-un cadru de referință care se mișcă în raport cu Pământul cu accelerația căderii libere, toate fenomenele care sunt cauzate de gravitația pe Pământ dispar.

Au fost efectuate de multe ori experimente în care s-a creat o stare de imponderabilitate. De exemplu, avionul accelerează și, începând de la un moment dat, se deplasează strict de-a lungul unei parabole, cea care ar fi în absența aerului.

În același timp, în cabină se observă fenomene neobișnuite: pendulul îngheață într-o poziție deviată, apa stropită dintr-un pahar atârnă în aer ca o picătură sferică mare, iar lângă el toate celelalte obiecte, indiferent de masa lor și modelează, îngheață, parcă ar fi suspendat pe fire invizibile.

Același lucru se întâmplă în cabina unei nave spațiale în timp ce aceasta se mișcă pe orbită.
La altitudini mari deasupra Pământului aproape că nu există aer, așa că nu este nevoie să compensăm rezistența acestuia prin funcționarea motoarelor.
Și zborul nu durează un minut, ci multe zile.

Acasă > Rezumat

MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI ŞTIINŢEI RF

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT MUNICIPAL ȘCOALA GENERALĂ Nr 4 numit după I.S. Negru REZUMAT DE FIZICĂ PE TEMA: INGRESOAREA

Lucrare finalizata:

Elev gimnazial nr.4

10 clasa „B” Khlusova Anastasia

supraveghetor:

Lebedeva Natalia Iurievna

Profesor de fizică

Introducere

Capitolul 1. Greutatea corporală și imponderabilitate

1.1. Greutate corporala

1.2. Greutatea unui corp care se deplasează cu accelerație

1.3. Imponderabilitate

1.4. Acest lucru este interesant
1.4.1. Flacără în gravitate zero

Capitolul 2. Omul și imponderabilitate

2.2. Funcționare în gravitate zero

2.3. Aplicarea dezvoltărilor spațiale pe Pământ

Concluzie

Literatură

Aplicație

Introducere

Fenomenul imponderabilitatii mi-a trezit mereu interesul. Desigur, fiecare persoană vrea să zboare, iar imponderabilitate este ceva apropiat de starea de zbor. Înainte de a începe cercetările, știam doar că imponderabilitate este o condiție care se observă în spațiu, pe o navă spațială, în care toate obiectele zboară, iar astronauții nu pot sta în picioare, ca pe Pământ. Imponderabilitate este mai mult o problemă pentru astronautică decât un fenomen neobișnuit. În timpul unui zbor într-o navă spațială, pot apărea probleme de sănătate, iar după aterizare, astronauții trebuie învățați să meargă și să stea din nou în picioare. Astfel, este foarte important să știm ce este imponderabilitate și cum afectează aceasta bunăstarea persoanelor care călătoresc în spațiul cosmic. Ca urmare, este necesar să se rezolve această problemă prin crearea unor programe care să reducă riscul efectelor adverse ale imponderabilitatii asupra organismului. Scopul lucrării mele este de a oferi conceptul de imponderabilitate într-o formă complexă (adică, să-l considerăm din diferite părți), de a observa relevanța acestui concept nu numai în cadrul studiului spațiului cosmic, impactul negativ asupra oamenilor. , dar și în cadrul posibilității de utilizare a tehnologiei inventate pe Pământ pentru a reduce acest impact; realizarea unor procese tehnologice greu sau imposibil de implementat în condiţii terestre. Obiectivele acestui eseu:

    Înțelegerea mecanismului de apariție a acestui fenomen; Descrieți acest mecanism matematic și fizic; Spune fapte interesante despre imponderabilitate; Înțelegeți modul în care starea de imponderabilitate afectează sănătatea oamenilor dintr-o navă spațială, dintr-o stație etc., adică să priviți imponderabilitate din punct de vedere biologic și medical; Prelucrați materialul, aranjați-l conform regulilor general acceptate;
6) Creați o prezentare bazată pe materialul prelucrat. Sursele pe care le-am folosit în procesul de scriere a eseului meu au fost manuale, enciclopedii și Internet.

Capitolul 1. Greutatea corporală și imponderabilitate

1.1. Greutate corporala

Conceptul de greutate corporală este utilizat pe scară largă în tehnologie și viața de zi cu zi. Greutate corporala este forța elastică totală care acționează în prezența gravitației asupra tuturor suporturilor și suspensiilor. Greutatea corpului P, adică forța cu care corpul acționează asupra suportului, și forța elastică F Y ​​cu care acționează suportul asupra corpului (fig. 1), în conformitate cu legea a treia a lui Newton, sunt egale în magnitudine și sens opus: P = - F y Dacă corpul se află în repaus pe o suprafață orizontală sau se mișcă uniform și este acționat asupra acesteia numai de forța gravitațională F T și de forța elastică F Y ​​din partea suportului, atunci din partea suportului. egalitatea la zero a sumei vectoriale a acestor forțe egalitatea urmează: F T = - F Y. Comparând expresiile P = -F y și F T = - F Y, obținem P = F T, adică greutatea P a unui corp pe o suportul orizontal fix este egal cu forța gravitațională F T, dar aceste forțe sunt aplicate unor corpuri diferite. Cu mișcarea accelerată a corpului și a sprijinului, greutatea P va diferi de forța gravitației F T. Conform celei de-a doua legi a lui Newton, atunci când un corp de masă m se mișcă sub influența gravitației F T și a forței elastice F y cu accelerația a , egalitatea F T + F Y = ma este satisfăcută. Din ecuațiile P = -F у și F Т + F У = ma obținem: P = F Т – ma = mg – ma, sau P = m(g – a). Să luăm în considerare cazul mișcării liftului când accelerația a este îndreptată vertical în jos. Dacă axa de coordonate OY (Fig. 2) este îndreptată vertical în jos, atunci vectorii P, g și a se dovedesc a fi paraleli cu axa OY, iar proiecțiile lor sunt pozitive; atunci ecuația P = m(g – a) va lua forma: P y = m(g У – a У). Deoarece proiecțiile sunt pozitive și paralele cu axa de coordonate, ele pot fi înlocuite cu module vectoriale: P = m(g – a). Greutatea unui corp a cărui direcție de accelerație liberă și cădere și accelerație coincid este mai mică decât greutatea unui corp în repaus.

1.2. Greutatea unui corp care se deplasează cu accelerație

Vorbind despre greutatea unui corp într-un ascensor accelerat, sunt luate în considerare trei cazuri (cu excepția cazului de repaus sau de mișcare uniformă): Aceste trei cazuri nu epuizează calitativ toate situațiile. Este logic să luăm în considerare al 4-lea caz, astfel încât analiza să fie completă. (Într-adevăr, în al doilea caz se presupune că a< g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a >g a rămas neexaminat.) Pentru a face acest lucru, puteți adresa elevilor o întrebare care îi surprinde inițial : „Cum ar trebui să se miște liftul astfel încât o persoană să poată merge pe tavan?” Elevii „ghicesc” rapid că liftul trebuie să se miște jos cu accelerare mare g. Într-adevăr: odată cu creșterea accelerației liftului care se deplasează în jos, în conformitate cu formula P=mg-ma, greutatea corpului va scădea. Când accelerația a devine egală cu g, greutatea devine zero. Dacă continuăm să creștem accelerația, putem presupune că greutatea corporală va schimba direcția.

După aceasta, puteți reprezenta vectorul greutății corporale în figură:

Această problemă poate fi rezolvată și în formularea inversă: „Care va fi greutatea unui corp într-un lift care se deplasează în jos cu o accelerație a > g?” Această sarcină este puțin mai dificilă pentru că... elevii trebuie să depășească inerția gândirii și să schimbe „sus” și „jos”. Poate exista o obiecție că al 4-lea caz nu este discutat în manuale deoarece nu apare în practică. Dar căderea liftului apare și numai în probleme, dar, cu toate acestea, este luată în considerare, deoarece este convenabil și util. Mișcarea cu accelerație îndreptată în jos sau în sus se observă nu numai la un lift sau o rachetă, ci și la deplasarea unui avion care efectuează acrobații, precum și la deplasarea unui corp de-a lungul unui pod convex sau concav. Al 4-lea caz considerat corespunde mișcării de-a lungul unei „bucle moarte”. În punctul său superior, accelerația (centripetă) este îndreptată în jos, forța de reacție a suportului este îndreptată în jos, iar greutatea corpului este îndreptată în sus. Să ne imaginăm o situație: un astronaut a părăsit nava în spațiu și, cu ajutorul unui motor individual de rachetă, face o plimbare prin zona înconjurătoare. Revenind, a lăsat motorul pornit puțin prea mult, s-a apropiat de navă cu viteză excesivă și s-a lovit cu genunchiul de ea. Îl va răni? „Nu va fi: la urma urmei, în gravitate zero, un astronaut este mai ușor decât o pană”, este răspunsul pe care l-ai putea auzi. Răspunsul este incorect. Când ai căzut de pe un gard pe Pământ, erai și tu într-o stare de imponderabilitate. Pentru că atunci când ai lovit suprafața pământului, ai simțit o suprasarcină vizibilă, cu atât mai mare cu atât este mai greu locul pe care ai căzut și cu atât viteza ta în momentul contactului cu solul este mai mare. Imponderabilitate și greutate nu au nimic de-a face cu impactul. Ceea ce contează aici este masa și viteza, nu greutatea. Și totuși, atunci când un astronaut lovește o navă, aceasta nu va doare la fel de mult ca atunci când lovești solul (altele fiind egale: mase egale, viteze relative și duritate egală a obstacolelor). Masa navei este mult mai mică decât masa Pământului. Prin urmare, atunci când loviți nava, o parte vizibilă a energiei cinetice a astronautului va fi convertită în energia cinetică a navei și va rămâne mai puțină deformare. Nava va câștiga viteză suplimentară, iar durerea astronautului nu va fi la fel de puternică.

1.3. Imponderabilitate

Dacă un corp împreună cu un suport cade liber, atunci a = g, atunci din formula P = m(g – a) rezultă că P = 0. Dispariția greutății atunci când suportul se mișcă cu accelerația căderii libere numai sub influența gravitației se numește imponderabilitate . Există două tipuri de imponderabilitate. Pierderea în greutate care are loc la distanțe mari de corpurile cerești din cauza slăbirii gravitației se numește imponderabilitate statică. Iar starea în care se află o persoană în timpul unui zbor orbital este imponderabilitate dinamică. Apar exact la fel. Sentimentele persoanei sunt aceleași. Dar motivele sunt altele. În timpul zborurilor, astronauții se ocupă doar de imponderabilitate dinamică. Expresia „imponderabilitate dinamică” înseamnă: „imponderabilitate care apare în timpul mișcării”. Simțim atracția Pământului doar atunci când îi rezistăm. Doar atunci când „refuzăm” să cădem. Și de îndată ce „am fost de acord” să cădem, senzația de greutate dispare instantaneu. Imaginați-vă - vă plimbați cu un câine, ținându-l pe o curea. Câinele s-a repezit undeva și a tras cureaua. Simți tensiunea curelei – „tragerea” câinelui – doar atâta timp cât rezisti. Iar dacă alergi după câine, cureaua se va lăsa și sentimentul de atracție va dispărea. Același lucru se întâmplă cu gravitația Pământului. Avionul zboară. În carlingă, doi parașutiști s-au pregătit să sară. Pământul îi trage în jos. Și încă rezistă. Ne-am odihnit picioarele pe podeaua avionului. Ei simt gravitația Pământului - tălpile picioarelor lor sunt apăsate cu forță pe podea. Își simt greutatea. „Ceneaua este strânsă.” Dar au fost de acord să urmeze acolo unde i-a tras Pământul. Am stat pe marginea trapei și am sărit în jos. „Ceneaua se lasă”. Sentimentul gravitației Pământului a dispărut imediat. Au devenit fără greutate. Ne putem imagina o continuare a acestei povești. În același timp cu parașutiștii, din avion a fost aruncată o cutie mare goală. Și acum doi oameni, care nu și-au deschis parașutele, și o cutie goală, zboară unul lângă celălalt, cu aceeași viteză, răsturnând în aer. Un bărbat a întins mâna, a apucat o cutie care zbura în apropiere, i-a deschis ușa și s-a tras înăuntru. Acum, din doi oameni, unul zboară în afara cutiei, iar celălalt zboară în interiorul cutiei. Vor avea senzații complet diferite. Cel care zboară afară vede și simte că zboară rapid în jos. Vântul îi fluieră în urechi. Pământul care se apropie este vizibil în depărtare. Iar cel care zbura în interiorul cutiei a închis ușa și a început, împingând pereții, să „înoate” în jurul cutiei. I se pare că cutia stă calm pe Pământ, iar el, slăbit, plutește prin aer, ca un pește într-un acvariu. Strict vorbind, nu există nicio diferență între cei doi parașutiști. Ambele zboară spre Pământ cu aceeași viteză ca o piatră. Dar unul ar spune: „Zbor”, iar celălalt: „Plutesc pe loc”. Chestia este că unul este ghidat de Pământ, iar celălalt de cutia în care zboară. Exact așa apare o stare de imponderabilitate dinamică în cabina unei nave spațiale. La început, acest lucru poate părea de neînțeles. S-ar părea că nava spațială zboară paralel cu Pământul, ca un avion. Dar într-un avion care zboară orizontal nu există imponderabilitate. Dar știm că nava satelit cade în continuu. Seamănă mult mai mult cu o cutie aruncată dintr-un avion decât cu un avion. Imponderabilitate dinamică apare uneori pe Pământ. De exemplu, înotătorii și scafandrii care zboară în apă dintr-un turn sunt lipsiți de greutate. Schiorii sunt lipsiți de greutate pentru câteva secunde în timpul unui salt cu schiurile. Parașutistii care cad ca pietrele sunt lipsiți de greutate până când își deschid parașutele. Pentru a antrena astronauții, aceștia creează imponderabilitate în avion timp de treizeci până la patruzeci de secunde. Pentru a face acest lucru, pilotul face un „diapozitiv”. Accelerează avionul, se avântă abrupt în sus și oprește motorul. Avionul începe să zboare prin inerție, ca o piatră aruncată de o mână. Mai întâi se ridică puțin, apoi descrie un arc, coborând. Se scufundă spre Pământ. În tot acest timp avionul este într-o stare de cădere liberă. Și în tot acest timp, în cabina lui domnește adevărata imponderabilitate. Apoi pilotul pornește din nou motorul și scoate cu grijă avionul din scufundare în zbor orizontal normal. Când porniți motorul, imponderabilitate dispare imediat. Într-o stare de imponderabilitate, gravitația acționează asupra tuturor particulelor unui corp într-o stare de imponderabilitate, dar nu există forțe externe aplicate pe suprafața corpului (de exemplu, reacții de susținere) care ar putea provoca o presiune reciprocă a particulelor unele asupra altora. . Un fenomen similar se observă pentru corpurile situate într-un satelit artificial Pământului (sau într-o navă spațială); aceste corpuri și toate particulele lor, după ce au primit viteza inițială corespunzătoare împreună cu satelitul, se deplasează sub influența forțelor gravitaționale de-a lungul orbitelor lor cu accelerații egale, ca și cum ar fi libere, fără a exercita o presiune reciprocă unul asupra celuilalt, adică sunt în o stare de imponderabilitate. Asemenea unui corp dintr-un lift, ele sunt afectate de forța gravitațională, dar nu există forțe externe aplicate suprafețelor corpurilor care ar putea cauza presiune reciprocă a corpurilor sau a particulelor acestora unul asupra celuilalt. În general, un corp aflat sub influența forțelor exterioare se va afla în stare de imponderabilitate dacă: a) forțele exterioare care acționează sunt numai de masă (forțe gravitaționale); b) câmpul acestor forțe de masă este omogen local, adică forțele câmpului conferă accelerație tuturor particulelor corpului din fiecare poziție care sunt identice ca mărime și direcție; c) vitezele inițiale ale tuturor particulelor corpului sunt identice ca mărime și direcție (corpul se mișcă translațional). Astfel, orice corp ale cărui dimensiuni sunt mici în comparație cu raza Pământului, efectuând mișcare de translație liberă în câmpul gravitațional al Pământului, va fi, în absența altor forțe externe, într-o stare de imponderabilitate. Rezultatul va fi similar pentru mișcarea în câmpul gravitațional al oricăror alte corpuri cerești. Datorită diferenței semnificative dintre condițiile de imponderabilitate și condițiile terestre în care instrumentele și ansamblurile de sateliți artificiali de pe Pământ, navele spațiale și vehiculele lor de lansare sunt create și depanate, problema imponderabilității ocupă un loc important printre alte probleme ale astronauticii. Acest lucru este cel mai important pentru sistemele care au recipiente parțial umplute cu lichid. Acestea includ sisteme de propulsie cu motoare de rachetă cu propulsie lichidă (motoare cu reacție lichidă), concepute pentru activarea repetată în timpul condițiilor de zbor spațial. În condiții de imponderabilitate, lichidul poate ocupa o poziție arbitrară în recipient, perturbând astfel funcționarea normală a sistemului (de exemplu, alimentarea componentelor din rezervoarele de combustibil). Așadar, pentru a asigura lansarea sistemelor de propulsie lichidă în condiții de gravitate zero, se folosesc: separarea fazelor lichide și gazoase din rezervoarele de combustibil cu ajutorul separatoarelor elastice; fixarea unei părți din lichid la dispozitivul de admisie a sistemelor de rețea (etapa rachetă Agena); crearea de suprasarcini pe termen scurt („gravitație”) înainte de a porni sistemul principal de propulsie cu ajutorul motoarelor auxiliare de rachete etc. Utilizarea tehnicilor speciale este, de asemenea, necesară pentru separarea fazelor lichide și gazoase în condiții de imponderabilitate într-un număr de unități ale sistemului de susținere a vieții, în celulele de combustie ale sistemului de alimentare cu energie (de exemplu, colectarea condensului printr-un sistem de fitiluri poroase, separarea fazei lichide cu ajutorul unei centrifugă). Mecanismele navelor spațiale (pentru deschiderea panourilor solare, a antenelor, pentru andocare etc.) sunt proiectate să funcționeze în condiții de gravitate zero. Imponderabilitate poate fi utilizată pentru realizarea anumitor procese tehnologice greu sau imposibil de implementat în condiții terestre (de exemplu, obținerea de materiale compozite cu o structură uniformă pe întregul volum, obținerea de corpuri de formă sferică precisă din materialul topit datorită forțelor de tensiune superficială). , etc.). Pentru prima dată, în timpul zborului navei spațiale sovietice Soyuz-6 (1969) a fost efectuat un experiment privind sudarea diferitelor materiale în condiții de imponderabilitate în vid. O serie de experimente tehnologice (despre sudare, studierea curgerii și cristalizării materialelor topite etc. ) a fost realizat la stația orbitală americană Skylab (1973). Oamenii de știință efectuează diverse experimente în spațiu, efectuează experimente, dar au puțină idee despre rezultatul final al acestor acțiuni. Dar dacă orice experiment dă un anumit rezultat, atunci trebuie verificat mult timp pentru a explica și aplica în practică cunoștințele dobândite. Mai jos sunt descrieri ale unor experimente și știri interesante despre imponderabilitate la care încă se lucrează.

1.4. Acest lucru este interesant

1.4.1. Flacără în gravitate zero Pe Pământ, datorită gravitației, apar curenți de convecție, care determină forma flăcării. Ele ridică particule fierbinți de funingine, care emit lumină vizibilă. Datorită acestui lucru vedem flacăra. În gravitate zero, nu există curenți de convecție, particulele de funingine nu se ridică, iar flacăra lumânării capătă o formă sferică. Deoarece materialul lumânării este un amestec de hidrocarburi saturate, atunci când sunt arse, acestea eliberează hidrogen, care arde cu o flacără albastră. Oamenii de știință încearcă să înțeleagă cum și de ce focul se răspândește în gravitate zero. Studierea flăcărilor în condiții de gravitate zero este necesară pentru a evalua rezistența la foc a unei nave spațiale și atunci când se dezvoltă mijloace speciale de stingere a incendiilor. Astfel puteți asigura siguranța astronauților și a vehiculelor.

1.4.2. Vibrația unui lichid accelerează fierberea lui în gravitate zero În gravitate zero, fierberea devine un proces mult mai lent. Cu toate acestea, după cum au descoperit fizicienii francezi, vibrația lichidului poate duce la fierberea lui bruscă. Acest rezultat are implicații pentru industria spațială. Fiecare dintre noi a observat de mai multe ori tranziția de fază a unui lichid într-un gaz sub influența temperaturii ridicate, adică, pur și simplu, procesul de fierbere. Bulele de abur, care se desprind de sursa de căldură, se repezi în sus și o nouă porție de lichid ajunge în locul lor. Ca urmare, fierberea este însoțită de amestecarea activă a lichidului, ceea ce crește foarte mult rata de transformare a acestuia în abur. Rolul cheie în acest proces violent este jucat de forța Arhimede care acționează asupra bulei, care, la rândul său, există datorită forței gravitației. În condiții de imponderabilitate, nu există greutate, nu există conceptul de „mai greu” și „mai ușor” și, prin urmare, bulele de abur încălzit nu vor pluti nicăieri. În jurul elementului de încălzire se formează un strat de abur, care împiedică transferul căldurii către întregul volum al lichidului. Din acest motiv, fierberea lichidelor în imponderabilitate (dar la aceeași presiune, și nu în vid!) se va desfășura complet diferit decât pe Pământ. O înțelegere detaliată a acestui proces este extrem de importantă pentru funcționarea cu succes a navelor spațiale care transportă la bord tone de combustibil lichid. Pentru a înțelege acest proces, este foarte important să înțelegem ce fenomene fizice pot accelera fierberea în gravitate zero. O lucrare recentă a fizicienilor francezi descrie rezultatele unui studiu experimental asupra modului în care vibrațiile de înaltă frecvență afectează ratele de fierbere. Cercetătorii au ales ca substanță de lucru hidrogenul lichid, cel mai ușor combustibil pentru rachete. Starea de imponderabilitate a fost creată artificial, cu ajutorul unui câmp magnetic puternic neomogen, care doar a compensat forța gravitației (citiți despre levitația magnetică în articolul nostru Supraconductivitate magnetică: levitația în oxigen lichid). Temperatura și presiunea probei au fost selectate astfel încât tranziția de fază să aibă loc cât mai lent posibil și să poată fi observate toate caracteristicile acesteia. Principalul rezultat al experimentelor fizicienilor francezi este că, în condiții de imponderabilitate, vibrația accelerează transformarea lichidului în vapori. Sub influența vibrațiilor, în interiorul unui lichid ușor supraîncălzit apar „unduri volumetrice”: o rețea de bule de vapori mici, de dimensiuni de milimetru, în lichid. La început, aceste bule cresc încet, dar după 1-2 secunde de la începutul expunerii, întregul proces se accelerează brusc: lichidul fierbe literalmente. Potrivit autorilor, există două motive pentru acest comportament. În primul rând, în timp ce bulele de vapori sunt mici, vâscozitatea lichidului pare să le „țină” pe loc, împiedicându-le să se apropie rapid unul de celălalt. Pentru bule mari, vâscozitatea se estompează în fundal, iar fuziunea și creșterea ulterioară a acestora devin mai intense. Al doilea motiv constă în însăși esența legilor matematice care guvernează mișcarea lichidelor. Aceste legi sunt neliniare, ceea ce înseamnă că vibrațiile externe nu numai că fac ca lichidul să „se scuture ușor”, dar generează și fluxuri la scară mare în el. Aceste fluxuri, atunci când sunt accelerate, amestecă eficient volumul de lucru și conduc la o accelerare a procesului. Autorii lucrării subliniază că fenomenul pe care l-au descoperit este de interes nu numai aplicat, ci și pur științific. În experimentele lor, fluxurile hidrodinamice complexe care însoțesc evoluția rețelei de bule decurg paralel cu tranziția de fază în sine. Ambele fenomene se susțin și se întăresc reciproc, ducând la instabilitate extremă a fluidelor chiar și în gravitate zero.

Fierberea apei pe Pământ și în condiții de imponderabilitate (imagine de la nasa.gov) Deci, după ce am înțeles cauzele imponderabilității și caracteristicile acestui fenomen, putem trece la întrebarea efectului său asupra corpului uman.

Capitolul 2. Omul și imponderabilitate

Suntem obișnuiți cu propria noastră gravitate. Suntem obișnuiți cu faptul că toate obiectele din jurul nostru au greutate. Nu ne putem imagina altceva. Nu numai viețile noastre au trecut în condiții de greutate. Întreaga istorie a vieții pe Pământ s-a desfășurat în aceleași condiții. Gravitația Pământului nu a dispărut niciodată de milioane de ani. Prin urmare, toate organismele care trăiesc pe planeta noastră s-au adaptat de multă vreme pentru a-și susține propria greutate. Deja în cele mai vechi timpuri, oasele s-au format în corpurile animalelor, care au devenit suporturi pentru corpurile lor. Fără oase, animalele aflate sub influența gravitației s-ar „împrăștia” de-a lungul solului, ca o meduză moale scoasă din apă pe țărm. Toți mușchii noștri s-au adaptat de-a lungul a milioane de ani pentru a ne mișca corpul, depășind gravitația Pământului. Și totul în interiorul corpului nostru este adaptat condițiilor de greutate. Inima are muschi puternici proiectati sa pompeze continuu cateva kilograme de sange. Si daca tot curge in jos, in picioare, usor, apoi in sus, in cap, trebuie aplicat cu forta. Toate organele noastre interne sunt suspendate de ligamente puternice. Dacă nu ar fi acolo, interiorul s-ar „rula în jos” și s-ar aduna într-o grămadă. Datorită greutății constante, am dezvoltat un organ special, aparatul vestibular, situat adânc în cap, în spatele urechii. Ne permite să simțim în ce parte a noastră este Pământul, unde este „sus” și unde este „jos”. Aparatul vestibular este o cavitate mică umplută cu lichid. Conțin pietricele minuscule. Când o persoană stă în picioare, pietricelele se află în partea de jos a cavității. Dacă o persoană se întinde, pietricelele se vor rostogoli și se vor ateriza pe peretele lateral. Creierul uman o va simți. Și o persoană, chiar și cu ochii închiși, va spune imediat unde este fundul. Deci, totul într-o persoană este adaptat la condițiile în care trăiește pe suprafața planetei Pământ. Care sunt condițiile de viață pentru o persoană într-o stare atât de specială precum imponderabilitate? Este deosebit de important să se țină seama de unicitatea imponderabilității în timpul zborului navei spațiale cu echipaj: condițiile de viață ale unei persoane în stare de imponderabilitate diferă brusc de cele obișnuite de pe pământ, ceea ce provoacă o schimbare a mai multor funcții sale vitale. . Astfel, imponderabilitate pune sistemul nervos central și receptorii multor sisteme de analiză (aparatul vestibular, aparatul musculo-articular, vasele de sânge) în condiții de funcționare neobișnuite. Prin urmare, imponderabilitate este considerată ca un stimul specific integral care afectează corpul uman și animal pe parcursul întregului zbor orbital. Răspunsul la acest stimul este procesele adaptative în sistemele fiziologice; gradul de manifestare a acestora depinde de durata imponderabilitatii si, intr-o masura mult mai mica, de caracteristicile individuale ale organismului. Efectele adverse ale imponderabilitatii asupra corpului uman in timpul zborului pot fi prevenite sau limitate folosind diverse mijloace si metode (antrenament muscular, stimulare electrica a muschilor, presiune negativa aplicata jumatatii inferioare a corpului, mijloace farmacologice si alte mijloace). Într-un zbor cu durata de aproximativ 2 luni (al doilea echipaj pe stația americană Skylab, 1973), s-a obținut un efect preventiv ridicat în principal datorită pregătirii fizice a astronauților. Munca de mare intensitate, care a determinat o creștere a frecvenței cardiace la 150-170 de bătăi pe minut, a fost efectuată pe o bicicletă ergometru timp de 1 oră pe zi. Restabilirea funcției circulatorii și respiratorii a avut loc la 5 zile după aterizare. Modificările metabolismului, tulburările stato-cinetice și vestibulare au fost ușoare. Un mijloc eficient este probabil crearea unei „greutăți” artificiale la bordul navei spațiale, care poate fi obținută, de exemplu, prin construirea stației sub forma unei roți mari rotative (adică, care nu se mișcă translațional) și plasarea zonele de lucru de pe „bordul” acesteia. Datorită rotației „bordului”, corpurile din ea vor fi presate pe suprafața sa, care va juca rolul unei „pardoseli”, iar reacția „pardoselii” aplicată pe suprafețele corpurilor va crea artificial "gravitatie". Crearea „gravitației” artificiale pe navele spațiale poate preveni efectele adverse ale imponderabilității asupra corpului animalelor și oamenilor. Pentru a rezolva o serie de probleme teoretice și practice în medicina spațială, metodele de laborator pentru simularea imponderabilitatii sunt utilizate pe scară largă, inclusiv limitarea activității musculare, privarea unei persoane de sprijinul obișnuit de-a lungul axei verticale a corpului, reducerea tensiunii arteriale hidrostatice, ceea ce se realizează. prin menținerea unei persoane în poziție orizontală sau în unghi (capul jos).picioare), repaus la pat continuu de lungă durată sau scufundare a unei persoane timp de câteva ore sau zile într-un mediu lichid (așa-numitul imersie). Condițiile de gravitate zero perturbă capacitatea de a estima corect dimensiunea obiectelor și distanța până la acestea, ceea ce împiedică astronauții să se orienteze în spațiul înconjurător și poate duce la accidente în timpul zborurilor spațiale, potrivit unui articol al oamenilor de știință francezi publicat în jurnal. Acta Astronautica. Până în prezent, s-au acumulat multe dovezi că greșelile astronauților la determinarea distanțelor nu apar întâmplător. Adesea, obiectele îndepărtate par mai aproape de ele decât sunt de fapt. Oamenii de știință de la Centrul Național de Cercetare Științifică din Franța au efectuat un test experimental al capacității de a estima distanțe în condiții de imponderabilitate creată artificial atunci când o aeronavă zboară într-o parabolă. În acest caz, imponderabilitate durează o perioadă foarte scurtă - aproximativ 20 de secunde. Folosind ochelari speciali, voluntarilor li s-a arătat o imagine neterminată a unui cub și li s-a cerut să finalizeze desenul figurii geometrice corecte. În condiții de gravitație normală, subiecții au desenat toate părțile la fel, dar în timpul imponderabilității nu au putut finaliza corect testul. Potrivit oamenilor de știință, acest experiment arată că imponderabilitate, și nu adaptarea pe termen lung la aceasta, ar trebui considerată ca un factor important care distorsionează percepția. 2.1. Studiul problemelor vieții în spațiu Cartea „Skylab Orbital Station”, scrisă încă din 1977 de experți americani de seamă, profesorul E. Stuhlinger și Dr. L. Belew, directori științifici ai programului Skylab implementat de NASA, vorbește despre cercetările efectuate la stația orbitală asupra influenței a spațiului spațial înconjurător, pe capacitățile membrilor echipajului. Programul de cercetare biomedicală a acoperit următoarele patru domenii: experimentele medicale au implicat studii aprofundate ale acelor efecte fiziologice și perioada de acțiune a acestora care au fost observate în timpul zborurilor anterioare. Experimentele biologice au implicat studiul proceselor biologice fundamentale care pot fi afectate de condițiile de imponderabilitate. Experimentele biotehnice au avut ca scop dezvoltarea eficienței sistemelor om-mașină atunci când se lucrează în spațiu și îmbunătățirea tehnologiei de utilizare a bioechipamentelor. Iată câteva subiecte de cercetare:

    studiul echilibrului de sare; studii biologice ale fluidelor corporale; studiul modificărilor țesutului osos; crearea unei presiuni negative asupra corpului inferior în zbor; obtinerea de cardiograme vectoriale; teste de sânge citogenetice; studii de imunitate; studii ale modificărilor volumului sanguin și ale duratei de viață a globulelor roșii; studii asupra metabolismului celulelor roșii din sânge; studiul efectelor hematologice speciale; studiul ciclului somn-veghe în condițiile de zbor spațial; filmarea astronauților în timpul anumitor operațiuni de lucru; măsurători ale ratei metabolice; măsurarea greutății corporale a unui astronaut în timpul zborului în spațiu; cercetarea efectului imponderabilitatii asupra celulelor si tesuturilor umane vii. (Anexa 1)
O mare cantitate de material științific și practic a fost acumulată de oamenii de știință și cosmonauți ruși. Este posibil să operați pe oameni în gravitate zero? La prima vedere, această întrebare pare incredibilă, dar, de fapt, multe sunt posibile în lumea noastră! Acest lucru a arătat că oamenii de știință au reușit să treacă de la experimente, care de multe ori prezentau unele neajunsuri și necesitau îmbunătățiri, la descoperiri reale și au putut să demonstreze în practică că este posibil să se opereze o persoană în gravitate zero! 2.2. Operare în spațiu Medicii francezi, conduși de profesorul Dominique Martin din Bordeaux, au efectuat prima operație chirurgicală din lume cu gravitate zero. Experimentul a fost efectuat la bordul avionului de linie A-300 într-un modul special echipat. La ea au participat trei chirurgi și doi anestezisti, care au fost nevoiți să îndepărteze o tumoare grasă de pe brațul unui pacient voluntar, Philippe Sancho, în vârstă de 46 de ani. După cum a spus profesorul Marten, sarcina medicilor nu a fost să demonstreze realizările tehnice, ci să testeze fezabilitatea operației în gravitate zero. „Am simulat o situație corespunzătoare condițiilor de spațiu, iar acum știm că o persoană poate fi operată în spațiul cosmic fără complicații grave”, a adăugat chirurgul. Potrivit acestuia, operația de îndepărtare a tumorii a durat în total mai puțin de 10 minute. Regimul de zbor de trei ore la bordul A-300 a fost conceput în așa fel încât în ​​acest timp a fost creată o stare de imponderabilitate de 32 de ori, fiecare fază durând aproximativ 20 de secunde. „Dacă am fi continuu într-o stare de imponderabilitate timp de două ore, am putea opera apendicită”, a spus profesorul Marten. Următoarea etapă a experimentului, care este planificată a fi realizată în aproximativ un an, va fi o operație chirurgicală, care va trebui efectuată de un robot medical controlat prin comenzi de la o bază terestră. 2.3. Aplicarea dezvoltărilor spațiale pe Pământ Ne mișcăm din ce în ce mai puțin și arătăm din ce în ce mai mult ca astronauții care plutesc în gravitate zero. În orice caz, experimentăm toate dezavantajele scăderii activității fizice de care suferă din plin astronauții. Pentru cei care lucrează pe orbită, oamenii de știință au venit cu o mulțime de modalități de a le contracara. După cum sa dovedit recent, pe Pământ, unele dintre aceste invenții îi pun pe picioare chiar și pe cei care nu au mers niciodată deloc. „În spațiu și pe Pământ, factorii de influență sunt similari, așa că metodele de contracarare a efectelor care se dezvoltă în imponderabilitate s-au dovedit a fi aplicabile în viața de zi cu zi”, spune Inessa Benediktovna KOZLOVSKAYA, șeful departamentului de fiziologie senzoriomotorie și prevenire a Institutului. de probleme medicale şi biologice. - Scăderea activității fizice (hipokinezia) devine un factor principal în viața societății noastre: ne oprim din mișcare. Un cercetător american a monitorizat activitatea musculară zilnică la oameni de diferite profesii și la animale. S-a dovedit că activitatea noastră, în comparație cu activitatea oricărei creaturi vii (șobolani, pisici, câini, maimuțe), este cu două ordine de mărime mai mică. Suntem în pragul unei boli hipocinetice, o boală a dezantrenării profunde, a cărei expresie cea mai frapantă am văzut-o printre astronauți în 1970. După ce s-au întors dintr-un zbor de 17 zile, chiar nu se puteau ridica sau se mișca, le-a fost greu chiar și să respire, pentru că și mușchii respiratori erau detensionați. „Am simulat efectul imponderabilității pe Pământ folosind imersiunea uscată”, spune Irina Valerievna SAENKO, cercetător principal, șef al Departamentului de Fiziologie Clinică la Centrul de Cercetare de Stat al Federației Ruse, Institutul de Probleme Biomedicale, Academia Rusă de Științe. - Pentru a face acest lucru, o peliculă subțire impermeabilă de o dimensiune semnificativ mai mare decât suprafața apei este plasată într-un bazin cu apă, iar persoana este scufundată în apă, fiind separată de aceasta. În același timp, este lipsit de sprijin și vedem cum încep imediat să se dezvolte tulburările motorii: postura și coordonarea actelor motorii au de suferit. El stă nesigur, merge prost și stângaci și are dificultăți în efectuarea operațiilor precise. Pentru prevenirea acestor tulburări s-a propus stimularea zonelor de susținere ale picioarelor prin aplicarea unei sarcini aproximativ egale cu cea de pe Pământ care apare în timpul stării în picioare și a mersului. În plus, sunt utilizate și alte metode eficiente de tratare a oamenilor în condiții terestre, de exemplu, costumul Penguin a început să fie introdus în medicina terestră în 1992 (a fost folosit în spațiu de mai bine de 20 de ani), de înaltă frecvență și de înaltă frecvență. stimulare electrica de intensitate pentru tratamentul copiilor, pacientilor cu paralizie cerebrala si persoanelor care au stat mult timp in pat din cauza bolii. Deci, al doilea și ultimul capitol al eseului s-a încheiat. După ce am prezentat tot materialul, aș dori să trec la concluzie. CONCLUZIE Deci, în încheierea lucrării mele, aș dori să reamintesc din nou principalele prevederi ale rezumatului, care dezvăluie esența subiectului:
    Imponderabilitate apare atunci când un corp cade liber împreună cu un suport, de ex. accelerația corpului și a suportului este egală cu accelerația gravitației;
2) Există două tipuri de imponderabilitate: statică și dinamică; 3) Imponderabilitate poate fi folosită pentru implementarea unor procese tehnologice greu sau imposibil de implementat în condiții terestre; 4) Studierea flăcărilor în condiții de gravitate zero este necesară pentru a evalua rezistența la foc a unei nave spațiale și la dezvoltarea mijloacelor speciale de stingere a incendiilor; 5) O înțelegere detaliată a procesului de fierbere a lichidului în spațiu este extrem de importantă pentru funcționarea cu succes a navelor spațiale care transportă tone de combustibil lichid la bord; 6) Efectul imponderabilității asupra organismului este negativ, deoarece provoacă modificări ale unui număr de funcții vitale ale acestuia. Acest lucru poate fi corectat prin crearea gravitației artificiale pe navă spațială, limitarea activității musculare a astronauților etc. 7) O persoană poate fi operată în spațiul cosmic, în condiții de imponderabilitate. Acest lucru a fost dovedit de medicii francezi conduși de profesorul Dominique Martin din Bordeaux. Astfel, puteți găsi o mulțime de informații diferite despre imponderabilitate, dar cred că în munca mea materialul este prezentat destul de detaliat, deoarece este examinat din două puncte de vedere diferite: fizic și medical. Rezumatul conține, de asemenea, descrieri ale unor experimente pe care oamenii de știință le-au efectuat în condiții de greutate. Acest lucru, în opinia mea, oferă o idee clară despre imponderabilitate, mecanismul apariției sale, caracteristicile acestui fenomen și efectul asupra organismului. Două puncte de vedere asupra fenomenului imponderabilității - fizic și medical - sunt complementare, deoarece medicina este imposibilă fără fizică!

Literatură

    Marea Enciclopedie Sovietică (în 30 de volume). Ch. ed. A.M. Prohorov. Ediția 3. M., „Enciclopedia Sovietică”, 1974. Kabardin O.F. Fizica: Materiale de referinta: Manual pentru elevi.- Ed. a III-a - M.: Educatie, 1991. - 367 p. Kolesnikov Yu.V., Glazkov Yu.N. Există o navă spațială pe orbită.- M.: Pedagogie, 1980 Makovetsky P.V. Uită-te la rădăcină! O colecție de probleme și întrebări interesante. – M.: Nauka, 1979 Chandaeva S.A. Fizica si omul. –M.: JSC „Aspect Press”, 1994 Belyu L., Stulinger E. Stația orbitală Skylab. SUA, 1973. (Prescurtare tradusă din engleză). Ed. Doctor în Fizică și Matematică Științe G. L. Grodzovsky. M., „Inginerie mecanică”, 1977 - Mod de acces: /bibl/skylab/obl.html Dyubankova O. Medicina spațială nu ajunge pe site-ul Pământ al editurii „Argumente și fapte” - Mod de acces: /online/health/511/03_01 Ivanov I. Vibrația unui lichid accelerează fierberea acestuia în gravitate zero. Site: Elements. Știri științifice. Mod de acces - http:// elementar. ru/ știri/164820? pagină Klushantsev P. Casa pe orbită: Povești despre stațiile orbitale. - L.: Det. lit., 1975. - P.25-28. Pe. în e-mail vedere. Yu. Zubakin, 2007- Mod de acces: ( http:// www. Google. ru, http:// epizodsspace. pilot de testare. ru/ bibl/ Klusantsev/ dom- N / A- orb75/ Klushantsev_04 . htm) Oamenii pot fi operați în spațiu. Medicii francezi au efectuat prima operație chirurgicală în gravitate zero. Site-ul ziarului rusesc. Știri RIA. - Mod de acces: http:// www. rg. ru/2006/09/28/ nevesomost- anonii. html Flacără în gravitate zero. Biblioteca Moshkov. - Mod de acces: /tp/nr/pn.htm Oamenii de știință au determinat pericolele imponderabilității. Ziarul-24. - Mod de acces: Știri RIA http://24.ua/news/show/id/66415.htm

APLICARE

Anexa 1


Orez. 1. Experimente pentru a monitoriza schimbările în masa astronauților:
a - măsurarea masei deșeurilor; b - măsurarea greutății corporale a astronauților; c - măsurarea consumului de alimente

Orez. 2. Dispozitiv pentru determinarea masei probelor în condiții de gravitate zero:
1 - acoperire elastică

Orez. 3. Antrenament la sol într-un dispozitiv pentru a crea presiune negativă pe partea inferioară a corpului astronauților:
1 - aparat pentru crearea presiunii negative pe partea inferioară a corpului astronauților; 2 - dispozitiv pentru determinarea tensiunii arteriale; 3 - aparat pentru obtinerea cardiogramelor vectoriale

Orez. 4. Lucrul cu dispozitivul LBNP la bordul stației Skylab (imagine)

Orez. 5. Studiul funcționării aparatului vestibular pe scaun rotativ

Orez. 6. Măsurarea greutății corporale

Orez. 7. Studiul efectului imponderabilitatii asupra celulelor si tesuturilor umane vii

Orez. 8. Studiul somnului și reacțiilor în timpul somnului astronauților

Orez. 9. Studiul caracteristicilor metabolice ale unui astronaut în timpul experimentelor pe bicicletă ergometru:
1 - ergometru pentru bicicleta; 2 - analizor metabolic: 3 - piesa bucala; 4 - furtun; 5 - sonda pentru masurarea temperaturii; 6 – electrozi

  1. Mecanisme de reglare a stării de oxigen la om în condiții de simulare a efectelor imponderabilității și la utilizarea metodelor de terapie intensivă 14.00.32 Aviație, medicina spațială și marină 14.00.37 Anestezie și resuscitare

    Rezumat al disertației

    Lucrarea a fost efectuată la Centrul Științific de Stat al Federației Ruse - Institutul de Probleme Medicale și Biologice al Academiei Ruse de Științe (SSC RF - IMBP RAS)

  2. Condiții pentru crearea imponderabilității simulate și studierea orientării spațiale, creșterii și dezvoltării grâului în timpul testării la sol a unei sere spațiale prototip cu o suprafață de aterizare convexă

    Studiu

    CONDIȚII PENTRU CREAREA GRAVITĂȚII SIMULATE ȘI STUDIUL ORIENTĂRII SPAȚIALE, CREȘTERII ȘI DEZVOLTĂRII GRAUULUI ÎN TIMPUL ÎNCERCĂRILOR LA SOL AL UNUI PROTOTIP DE SERĂ SPAȚIALĂ CU O SUPRAFAȚĂ DE ATERIZARE CONVEXĂ

  3. Rezumatul lecției de fizică: „Greutate corporală. Imponderabilitate. Supraîncărcări”

    Abstract

    Obiectivele lecției: să repet conceptul de greutate corporală, să stabilească modul în care greutatea unui corp se modifică atunci când se mișcă cu accelerație, să ia în considerare care este cauza imponderabilității și suprasolicitarilor.

  4. Tema sesiunii de antrenament: „Gravitația și greutatea corporală. Imponderabilitate"

    Soluţie

    Scopurile și obiectivele sesiunii de antrenament: îmbunătățirea cunoștințelor despre interacțiunea gravitațională, introducerea cantităților fizice „gravitație”, „greutatea corporală”, formarea ideilor despre fenomenul imponderabilitate, dezvoltarea capacității de a izola acțiunea

  5. Nikolay Nosov. Nu știu pe Lună

    Document

    Conform proiectului arhitectului Vertibutylkin, chiar și două clădiri rotative au fost construite pe strada Kolokolchikov.

Suntem obișnuiți cu faptul că toate obiectele din jurul nostru au greutate. Acest lucru se întâmplă deoarece forța gravitației îi atrage pe Pământ. Chiar dacă zburăm cu avionul sau sărim cu parașuta, greutatea nu dispare de la noi. Dar ce se întâmplă dacă greutatea dispare, când se întâmplă acest lucru și ce fenomene interesante se observă în condiții de imponderabilitate? Despre toate acestea - în această postare.

Legea gravitației universale, descoperită de Newton, afirmă că toate corpurile cu masă sunt atrase unele de altele. Pentru corpurile cu o masă mică, o astfel de atracție nu este practic vizibilă, dar dacă un corp are o masă mare, cum ar fi planeta noastră Pământ (și masa sa în kilograme este exprimată într-un număr de 25 de cifre), atunci atracția devine vizibilă. Prin urmare, toate obiectele sunt atrase de Pământ - dacă le ridici, ele cad, iar atunci când cad, gravitația le presează la suprafață. Acest lucru duce la faptul că totul de pe Pământ are greutate, chiar și aerul este apăsat împotriva Pământului prin forța gravitației și cu greutatea sa apasă pe tot ce se află pe suprafața lui.

Când poate să dispară greutatea? Fie când forța gravitației nu acționează deloc asupra corpului, fie când acţionează, dar nimic nu împiedică corpul să cadă liber. Deși forța gravitației scade odată cu distanța față de Pământ, chiar și la o altitudine de sute și mii de kilometri rămâne puternică, așa că a scăpa de forța gravitațională nu este ușor. Dar este foarte posibil să te regăsești într-o stare de cădere liberă.

De exemplu, vă puteți găsi într-o stare de imponderabilitate dacă vă aflați într-un avion care se mișcă de-a lungul unei traiectorii speciale - la fel ca un corp care nu ar fi împiedicat de rezistența aerului.

Totul arată așa:

Desigur, avionul nu se poate deplasa pe o astfel de traiectorie pentru o lungă perioadă de timp, deoarece se va prăbuși în pământ. Prin urmare, doar astronauții care trăiesc pe o stație orbitală se confruntă cu șederi de lungă durată în condiții de imponderabilitate. Și trebuie să se obișnuiască cu faptul că multe fenomene care ne sunt familiare în condiții de imponderabilitate se produc cu totul altfel decât pe Pământ.

1) În gravitate zero, puteți muta cu ușurință obiecte grele și vă puteți mișca cu doar puțin efort. Adevărat, din același motiv, orice obiect trebuie să fie special asigurat, astfel încât să nu zboare în jurul stației orbitale, iar în timp ce dorm, astronauții se urcă în pungi speciale atașate de perete.

A învăța să te miști în gravitate zero necesită timp, iar începătorii nu reușesc imediat. „Ei împing cu toată puterea și se lovesc în cap, se încurcă în fire și așa mai departe, așa că este o sursă de distracție fără sfârșit”, a spus unul dintre astronauții americani pe această temă.

2) Lichidele în imponderabilitate capătă o formă sferică. Nu va fi posibil să păstrăm apă, așa cum suntem obișnuiți pe Pământ, într-un recipient deschis, să o turnăm dintr-un ibric și să o turnăm într-o ceașcă și chiar să ne spălăm pe mâini în mod obișnuit.

3) Flacăra în condiții de gravitate zero este foarte slabă și se estompează în timp. Dacă aprindeți o lumânare în condiții normale, aceasta va arde puternic până când se va arde. Dar acest lucru se întâmplă deoarece aerul încălzit devine mai ușor și se ridică, făcând loc unui aer proaspăt saturat cu oxigen. În gravitate zero, convecția aerului nu este observată și, în timp, oxigenul din jurul flăcării arde și arderea se oprește.

Arderea unei lumânări în condiții normale și în gravitate zero (dreapta)

Dar un flux constant de oxigen este necesar nu numai pentru ardere, ci și pentru respirație. Prin urmare, dacă astronautul este nemișcat (de exemplu, doarme), atunci un ventilator trebuie să funcționeze în compartiment pentru a amesteca aerul.

4) În gravitate zero, este posibil să se obțină materiale unice care sunt greu sau chiar imposibil de obținut în condiții terestre. De exemplu, substanțe ultrapure, noi materiale compozite, cristale mari obișnuite și chiar medicamente. Dacă ar fi posibil să se reducă costul livrării mărfurilor pe orbită și înapoi, aceasta ar rezolva multe probleme tehnologice.

5) În gravitate zero la bordul stației orbitale, au fost descoperite pentru prima dată câteva efecte necunoscute anterior. De exemplu, formarea unor structuri asemănătoare cu cele cristaline în plasmă sau „efectul Dzhanibekov” - atunci când un obiect în rotație își schimbă brusc axa de rotație cu 180 de grade la anumite intervale.

Efectul Dzhanibekov:

6) Imponderabilitate are un impact semnificativ asupra oamenilor și organismelor vii. Deși este posibil să te adaptezi la viața în gravitate zero, nu este atât de ușor. Găsindu-te pentru prima dată într-o stare de imponderabilitate, o persoană își pierde orientarea în spațiu, apar amețeli, deoarece aparatul vestibular încetează să funcționeze normal. Alte modificări ale corpului includ o redistribuire a lichidului în organism, care face ca fața să se umfle și nasul să devină înfundat, creșterea înălțimii din cauza pierderii sarcinii asupra coloanei vertebrale și cu expunerea prelungită la imponderabilitate, atrofia mușchilor și a oaselor. pierde puterea. Pentru a reduce schimbările negative, astronauții trebuie să efectueze regulat exerciții speciale.

După întoarcerea pe Pământ, astronauții trebuie să se readapteze la condițiile anterioare, nu numai fizic, ci și psihologic. Ei pot, de exemplu, să lase din obișnuință un pahar în aer, uitând că va cădea.

„Fizica imponderabilitatii”. Astronauții de pe ISS ne spun cum funcționează legile fizicii în condiții de imponderabilitate: