бестежинска состојба
Астронаути на Меѓународната вселенска станица
Палење свеќа на Земјата (лево) и во нулта гравитација (десно)
бестежинска состојба- состојба во која силата на интеракција на тело со потпора (тежина на телото), која произлегува во врска со гравитациската привлечност, дејството на другите масовни сили, особено инерцијалната сила што се јавува при забрзаното движење на телото, е отсутен. Понекогаш можете да слушнете друго име за овој ефект - микрогравитација. Ова име е неточно за лет блиску до Земјата. Гравитацијата (сила на привлекување) останува иста. Но, кога летате на големи растојанија од небесните тела, кога нивното гравитационо влијание е занемарливо, всушност се јавува микрогравитација.
За да ја разберете суштината на бестежинската состојба, можете да размислите како авион лета по балистичка траекторија. Таквите методи се користат за обука на астронаути во Русија и САД. Во пилотската кабина, тег е суспендиран од врвка, која обично ја повлекува врвката надолу (ако авионот мирува или се движи рамномерно и во права линија). Кога конецот на кој виси топката не е затегнат, настанува состојба на бестежинска состојба. Така, пилотот мора да го контролира авионот така што топката ќе виси во воздух, а врвката не е затегната. За да се постигне овој ефект, авионот мора да има постојано надолно забрзување g. Со други зборови, пилотите создаваат нула г-сила. Таквото преоптоварување може да се создаде долго време (до 40 секунди) со изведување на специјален аеробатичен маневар (кој нема друго име освен „неуспех во воздухот“). Пилотите нагло ја намалуваат височината на стандардна височина од 11.000 метри, што ги дава потребните 40 секунди „бестежинска состојба“; Внатре во трупот има комора во која тренираат идните космонаути, има специјална мека обвивка на ѕидовите за да се избегнат повреди при качување и паѓање на висина. Едно лице доживува чувство слично на бестежинска состојба кога лета на летови на цивилната авијација при слетувањето. Меѓутоа, заради безбедноста на летот и големиот товар на конструкцијата на авионот, цивилната авијација ја намалува височината правејќи неколку долги спирални вртења (од височина на летот од 11 km до височина на приближување од околу 1-2 km). Оние. Спуштањето се врши на неколку премини, при што патникот на неколку секунди чувствува дека го креваат од столот. (Истото чувство им е познато на возачите кои се запознаени со рутите кои минуваат по стрмни ридови, кога автомобилот почнува да се лизга надолу од врвот) Тврдењата дека авионот изведува аеробатски маневри како што е „Нестеров јамка“ за да создаде краткорочна бестежинска состојба. не се ништо повеќе од мит. Обуката се изведува во малку изменета производствена патничка или товарна класа возила, за кои аеробатските маневри и сличните режими на летање се суперкритични и може да доведат до уништување на возилото во воздух или брзо заморување до дефект на потпорните структури.
Особености на човековата активност и работата на опремата во услови на бестежинска состојба
Во услови на бестежинска состојба на вселенско летало, многу физички процеси (конвекција, согорување, итн.) се одвиваат поинаку отколку на Земјата. Отсуството на гравитација, особено бара посебен дизајн на системи како што се тушеви, тоалети, системи за греење храна, вентилација итн. За да се избегне формирање на стагнантни зони каде што може да се акумулира јаглерод диоксид и да се обезбеди рамномерно мешање на топол и ладен воздух, ISS, на пример, има инсталирано голем број вентилатори. Јадењето и пиењето, личната хигиена, работата со опрема и, воопшто, обичните секојдневни активности исто така имаат свои карактеристики и бараат од астронаутот да развие навики и потребни вештини.
Ефектите од бестежинска состојба неизбежно се земаат предвид при дизајнирањето на ракетниот мотор со течно гориво дизајниран да лансира во нулта гравитација. Компонентите на течното гориво во резервоарите се однесуваат сосема исто како и секоја течност (формирајќи течни сфери). Поради оваа причина, снабдувањето со течни компоненти од резервоарите до линиите за гориво може да стане невозможно. За да се компензира овој ефект, се користи специјален дизајн на резервоарот (со сепаратори на медиум за гас и течност), како и процедура за седиментација на горивото пред да се запали моторот. Оваа постапка се состои од вклучување на помошните мотори на бродот за забрзување; малото забрзување што го создаваат го депонира течното гориво на дното на резервоарот, од каде што системот за снабдување го насочува горивото во линиите.
Ефектите од бестежинска состојба врз човечкото тело
Кога се преминува од условите на земјината гравитација во услови на бестежинска состојба (првенствено кога вселенското летало влегува во орбитата), повеќето астронаути доживуваат реакција на организмот наречена синдром на вселенска адаптација.
Кога некое лице останува во вселената долго време (неколку недели или повеќе), недостатокот на гравитација почнува да предизвикува одредени промени во телото кои се негативни.
Првата и најочигледна последица на бестежинската состојба е брзата атрофија на мускулите: мускулите всушност се исклучени од човечката активност, како резултат на тоа, сите физички карактеристики на телото се намалуваат. Дополнително, последица на нагло намалување на активноста на мускулното ткиво е намалување на потрошувачката на кислород во телото, а поради добиениот вишок на хемоглобин може да се намали активноста на коскената срцевина која ја синтетизира (хемоглобин).
Исто така, постои причина да се верува дека ограничената подвижност ќе го наруши метаболизмот на фосфор во коските, што ќе доведе до намалување на нивната сила.
Тежина и гравитација
Доста често исчезнувањето на тежината се меша со исчезнувањето на гравитациската привлечност. Ова е погрешно. Пример е ситуацијата на Меѓународната вселенска станица (ISS). На надморска височина од 350 километри (височина на станицата), забрзувањето поради гравитацијата е 8,8/², што е само 10% помалку отколку на површината на Земјата. Состојбата на бестежинска состојба на ISS не се јавува поради „недостаток на гравитација“, туку поради движење во кружна орбита при првата брзина на бегство, односно се чини дека космонаутите постојано „паѓаат напред“ со брзина од 7,9 km/s.
Нулта гравитација на Земјата
На Земјата, за експериментални цели, се создава краткорочна состојба на бестежинска состојба (до 40 секунди) кога авион лета по параболична рамнина (и всушност балистичка, односно онаа по која леталото би летало под само влијанието на силата на гравитацијата е парабола само ако за сателит е елипса, круг или хипербола; Состојбата на бестежинска состојба може да се почувствува во почетниот момент на слободно паѓање на телото во атмосферата, кога отпорот на воздухот е сè уште мал.
Врски
- Астрономски речник Санко Н.Ф.
- Парабола на нулта гравитација Видео од телевизиското студио Роскосмос
Белешки
Фондацијата Викимедија. 2010 година.
Синоними:Погледнете што е „бестежинска состојба“ во другите речници:
Безтежината... Правописен речник-референтна книга
Леснотија, етеричност, слабост, хидро-бестежинска состојба, безначајност, воздухопловност Речник на руски синоними. бестежинска состојба види леснотија 1 Речник на синоними на рускиот јазик. Практичен водич. М.: Руски јазик. З.Е.Александрова ... Речник на синоними
Состојба во која надворешните сили кои делуваат на телото не предизвикуваат меѓусебен притисок на неговите честички една врз друга. Во гравитационото поле на Земјата, човечкото тело таквите притисоци ги доживува како чувство на тежина. Бестежината се јавува кога ... Голем енциклопедиски речник
Модерна енциклопедија
Бестежинска состојба, состојба која ја доживува предмет во која ефектот на тежината не се манифестира. Бестежината може да се доживее во вселената или за време на слободен пад, иако е присутна гравитациската привлечност на „тешко“ тело. Астронаутите... ... Научно-технички енциклопедиски речник
Состојбата на материјалното тело кое се движи во гравитациско поле, во кое силите на гравитацијата што дејствуваат на него или движењето што го прави не предизвикуваат притисок врз телата едно врз друго. Ако телото мирува во Земјиното гравитационо поле на хоризонтална рамнина,... ... Физичка енциклопедија
бестежинска состојба- БЕСТЕЖИНА, состојба во која надворешните сили кои делуваат на телото не предизвикуваат меѓусебен притисок на неговите честички една врз друга. Бестежината се јавува кога телото се движи слободно во гравитациско поле (на пример, при вертикален пад, движење по... ... Илустриран енциклопедиски речник
БЕСТЕЖИНА- состојба во која има материјално тело кое слободно се движи во гравитационото поле на Земјата (или кое било друго небесно тело) само под влијание на гравитационите сили. Ќе разликува. Особеноста на состојбата H. е тоа што за време на H. надворешните сили кои дејствуваат на честичките на телото. силите (гравитационите сили) не предизвикуваат меѓусебен притисок на телесните честички една врз друга.
Кога телото мирува во Земјиното гравитационо поле на хоризонтална рамнина, врз него дејствува и нумерички еднаква, но спротивно насочена сила - реакцијата на рамнината. Како резултат на тоа, внатрешните течности се појавуваат во телото. сили во вид на меѓусебен притисок на телесните честички една врз друга. Човечкото тело ги перцепира таквите внатрешни. напор како состојба на тежина која му е позната. Се појавуваат овие внатрешни. сили поради реакцијата на авионот. Реакцијата е површинска сила, односно сила која директно дејствува на некој дел од површината на телото; Дејството на оваа сила се пренесува на другите честички на телото со притисок на соседните честички врз нив, што ги предизвикува соодветните внатрешни сили во телото. напорите. Слична внатрешна силите се јавуваат кога на телото дејствуваат други површински сили: влечна сила, сила на отпор на околината итн. Ако површинската сила е бројчано поголема од силата на гравитацијата, тогаш внатрешната сила е соодветно поголема. напор, што предизвикува феномен на преоптоварување и се јавува, на пример, при лансирање ракета.
Гравитационата сила е масовна сила и, за разлика од површинските сили, делува директно на секоја од честичките на телото. Затоа, кога само гравитационите сили дејствуваат на телото, тие директно го даваат на секоја од честичките на телото истото забрзување и овие честички се движат како слободни, без да вршат меѓусебен притисок една врз друга; телото е во состојба H.
Општо земено, состојбата на H. настанува кога: а) надворешни сили кои дејствуваат на телото. силите се само маса (гравитациони сили); б) полето на овие масовни сили е локално хомогено, т.е. силите на полето им даваат на сите честички на телото во секоја негова положба забрзувања кои се идентични по големина и насока, кои, кога се движат во гравитационото поле на Земјата , практично настанува ако димензиите на телото се мали во споредба со радиусот на Земјата ; во почетокот. брзините на сите честички на телото се идентични по големина и правец (телото се движи транслативно).
На пример, простор летаат. апаратот (или сателитот) и сите тела во него, откако го добиле соодветниот почеток. брзина, се движат под влијание на гравитационите сили долж нивните орбити со речиси идентични забрзувања, како слободните, а ниту самите тела ниту нивните честички не вршат меѓусебен притисок, т.е. тие се во состојба H. Во исто време, релативно до кабината, тие летаат. апарат, телото сместено во него може да остане во мирување насекаде (слободно „виси“ во просторот). Иако гравитационите сили под N. делуваат на сите честички на телото, нема надворешна сила. површински сили, кои би можеле да предизвикаат меѓусебен притисок на честичките една врз друга. Ве молиме имајте предвид дека внатрешниот напори од различна природа, кои не се предизвикани од надворешни сили. влијанија, на пример молекуларните сили, температурата и мускулните сили во човечкото тело може да се појават и во H.
H. може значително да влијае на голем број физички. феномени. На пример, во течност истурена во сад, силите на меѓумолекуларната интеракција, кои се мали под „земни“ услови во споредба со силите на притисок предизвикани од тежината, влијаат само на обликот на менискусот. Кај H., дејството на овие сили доведува до тоа дека течноста за навлажнување сместена во затворен сад е рамномерно распоредена по ѕидовите на садот, а воздухот, доколку го има, го зафаќа средниот дел на садот, додека течноста што не се навлажнува добива форма на топка во садот. Капките течност што се истураат од садот исто така се вадат во топки.
Како резултат на тоа значи. разлики помеѓу условите H. и „копнените“ услови, во кои инструментите и склоповите на сателити и вселенски сателити се креираат и дебагираат. летаат. вселенски летала и нивните лансери, проблемот на H. зазема важно место меѓу другите проблеми на астронаутиката. Така, во услови на Х., инструментите и уредите во кои се користат физички се несоодветни. нишала или слободно снабдување со течност и сл. Земајќи го предвид H. станува особено важно за системи со контејнери делумно исполнети со течност, што, на пример, се јавува во мотор. инсталации со течни млазни мотори, дизајнирани за повеќекратно активирање во вселената. лет. Се појавуваат и голем број други технологии. проблеми.
Особено е важно да се земат предвид уникатните услови на H. за време на летот на вселенски летала погодни за живот. бродови, бидејќи условите за живот на лицето под Х. значително се разликуваат од вообичаените, „земни“ услови, што предизвикува промени во голем број негови животни функции. Сепак, прелиминарна обуката и превентивните мерки овозможуваат едно лице да остане и успешно да работи во Х.
Исто така, се претпоставува дека за многу долго време. Летовите на орбитални (блиску до Земјата) или меѓупланетарни станици можат да создадат уметност. „гравитација“, лоцирање, на пример, работни области во кабини кои ротираат околу центарот. делови од станицата. Телата во овие кабини ќе бидат притиснати на страничната површина на кабината, рабовите ќе играат улога на „под“, а реакцијата на овој „под“ нанесен на телата ќе создаде уметност. „тежина“.
Бестежината - поточно микрогравитацијата - е посебна состојба надвор од Земјината (или која било друга) гравитација, кога таа практично не се чувствува, а телото на астронаутот е во состојба на континуиран слободен пад. Бестежината може да се доживее, на пример, во лифт или авион во слободен пад (таквите акробатски авиони се користат за обука во вештачка бестежинска состојба), или во орбитата на Земјата, на Меѓународната вселенска станица. Долготрајната изложеност на бестежинска состојба е штетна за физичката состојба на астронаутите, така што научниците проучуваат како да ја намалат стапката на губење на мускулите и коските во микрогравитацијата за да ги заштитат идните патници на Марс и пошироко. Буквално шест месеци поминати во орбитата предизвикуваат неповратни промени во човечкото тело.
Долготрајниот престој во услови на бестежинска состојба доведува до здравствени проблеми - ова е факт. На пример, луѓето веќе знаат дека астронаутите ќе доживеат широк спектар на медицински проблеми за време на нивниот лет, вклучувајќи мускулна атрофија, недостаток на калциум, слаба кардиопулмонална функција, оштетување на видот, па дури и ослабен имунитет. Истражувачите од болницата Хенри Форд во Мичиген додадоа уште еден проблем на оваа листа - докажано е дека бестежинската состојба ги уништува зглобовите кои не закрепнуваат дури и по враќањето на Земјата.
Тежината како сила со која било кое тело дејствува на површина, потпора или суспензија. Тежината настанува поради гравитационата привлечност на Земјата. Нумерички, тежината е еднаква на силата на гравитацијата, но втората се применува на центарот на масата на телото, додека тежината се применува на потпорот.
Бестежина - нулта тежина, може да се појави ако нема гравитациона сила, односно телото е доволно оддалечено од масивни објекти кои можат да го привлечат.
Меѓународната вселенска станица се наоѓа на 350 километри од Земјата. На ова растојание, забрзувањето на гравитацијата (g) е 8,8 m/s2, што е само 10% помалку отколку на површината на планетата.
Ова ретко се гледа во пракса - гравитациското влијание секогаш постои. Астронаутите на ISS сè уште се погодени од Земјата, но таму има бестежинска состојба.
Друг случај на бестежинска состојба се јавува кога гравитацијата се компензира со други сили. На пример, ISS е подложен на гравитација, малку намален поради растојанието, но станицата исто така се движи во кружна орбита со брзина на бегство и центрифугалната сила ја компензира гравитацијата.
Нулта гравитација на Земјата
Феноменот на бестежинска состојба е можен и на Земјата. Под влијание на забрзувањето, телесната тежина може да се намали, па дури и да стане негативна. Класичниот пример даден од физичарите е лифт кој паѓа.
Ако лифтот се движи надолу со забрзување, тогаш притисокот на подот на лифтот, а со тоа и тежината, ќе се намали. Освен тоа, ако забрзувањето е еднакво на забрзувањето на гравитацијата, односно лифтот паѓа, тежината на телата ќе стане нула.
Негативна тежина се забележува ако забрзувањето на движењето на лифтот го надминува забрзувањето на слободниот пад - телата внатре ќе се „залепат“ на таванот на кабината.
Овој ефект е широко користен за симулирање на бестежинска состојба во обуката на астронаутите. Авионот, опремен со комора за обука, се издигнува на значителна висина. По што се нурнува по балистичка траекторија, всушност, машината се израмнува на површината на земјата. Кога нуркате од 11 илјади метри, можете да добиете 40 секунди бестежинска состојба, која се користи за тренинг.
Постои заблуда дека таквите луѓе изведуваат сложени фигури, како „јамката Нестеров“, за да постигнат бестежинска состојба. Всушност, за обука се користат патнички авиони од модифицирано производство, кои не се способни за сложени маневри.
Физичко изразување
Физичката формула за тежина (P) за време на забрзано движење на потпора, било да е паѓачко тело или авион за нуркање, е следна:
каде што m е телесна маса,
g – забрзување на слободен пад,
а е забрзување на поддршката.
Кога g и a се еднакви, се постигнува P=0, односно бестежинска состојба.
Што е бестежинска состојба? Пловечки чаши, способност да летате и да одите по таванот и лесно да ги движите дури и најмасивните предмети - таква е романтичната идеја на овој физички концепт.
Ако прашате астронаут што е бестежинска состојба, тој ќе ви каже колку е тешко во текот на првата недела на станицата и колку време е потребно да се опоравите по враќањето, привикнување на условите на гравитација. Физичарот, најверојатно, ќе ги испушти таквите нијанси и ќе го открие концептот со математичка прецизност користејќи формули и бројки.
Дефиниција
Да го започнеме нашето запознавање со феноменот со откривање на научната суштина на прашањето. Физичарите ја дефинираат бестежинската состојба како состојба на телото кога неговото движење или надворешните сили што делуваат на него не доведуваат до меѓусебен притисок на честичките една врз друга. Последново секогаш се случува на нашата планета кога некој предмет се движи или мирува: тој е притиснат од гравитацијата и спротивно насочената реакција на површината на која се наоѓа објектот.
Исклучок од ова правило се случаите на паѓање со брзината што гравитацијата му ја дава на телото. Во таков процес, нема притисок на честички едни на други, се појавува бестежинска состојба. Физиката вели дека состојбата што се јавува во вселенските бродови, а понекогаш и во авионите се заснова на истиот принцип. Бестежината се појавува кај овие уреди кога тие се движат со постојана брзина во која било насока и се во состојба на слободен пад. Вештачки сателит или испорачан во орбитата со помош на носач. Тоа им дава одредена брзина, која се одржува откако уредот ќе ги исклучи сопствените мотори. Во овој случај, бродот почнува да се движи само под влијание на гравитацијата и се јавува бестежинска состојба.
Дома
Последиците од летовите за астронаутите не застануваат тука. По враќањето на Земјата, тие мора да се прилагодат на гравитацијата некое време. Што е бестежинска состојба за астронаут кој го завршил својот лет? Како прво, тоа е навика. Свеста одреден период сè уште одбива да го прифати фактот за присуство на гравитација. Како резултат на тоа, често има случаи кога астронаутот, наместо да стави чаша на масата, едноставно ја пушти и ја сфати грешката дури откако ќе го слушне звукот на кршење садови на подот.
Исхрана
Една од тешките и во исто време интересни задачи за организаторите на летови со екипаж е да им обезбедат на астронаутите храна која е лесно сварлива од телото под влијание на бестежинска состојба во погодна форма. Првите експерименти не предизвикаа голем ентузијазам кај членовите на екипажот. Индикативен случај во овој поглед е кога американскиот астронаут Џон Јанг, спротивно на строгите забрани, на бродот донел сендвич, кој, сепак, не го изеле, за да не ги прекршат уште повеќе прописите.
Денес нема проблеми со различноста. Списокот на јадења што им се достапни на руските космонаути вклучува 250 артикли. Понекогаш товарен брод што заминува за станицата ќе достави свеж оброк што ќе го нарача еден од членовите на екипажот.
Основата на диетата е Сите течни јадења, пијалоци и пиреа се пакувани во алуминиумски туби. Пакувањето и пакувањето на производите се дизајнирани на таков начин да се избегне појавата на трошки кои лебдат во бестежинска состојба и можат да влезат во нечие око. На пример, колачињата се прават прилично мали и покриени со лушпа што се топи во устата.
Познато опкружување
На станиците како ISS, тие се обидуваат да им ги донесат сите услови на оние кои се познати на Земјата. Тие вклучуваат национални јадења на менито, движење на воздухот неопходно и за функционирање на телото и за нормално функционирање на опремата, па дури и означување на подот и таванот. Последново има, напротив, психолошко значење. На астронаутот во нулта гравитација не му е грижа во која положба да работи, меѓутоа, распределбата на условен под и таван го намалува ризикот од губење на ориентацијата и промовира побрзо прилагодување.
Бестежината е една од причините зошто не секој е прифатен за астронаут. Адаптацијата по пристигнувањето на станицата и по враќањето на Земјата е споредлива со аклиматизацијата, засилена неколку пати. Лице со лошо здравје можеби нема да може да издржи таков товар.