Ez egy nagy kérdés. Gyakran felmerül. Ha megkérdezed a körülötted lévő embereket, két közös válasz van:
Az űrhajósok lebegnek az űrben, mert nincs gravitáció az űrben. Mindenki tudja, hogy minél távolabb van a Földtől, annál kisebb a gravitációs erő. Nos, az űrhajósok olyan messze vannak a Földtől, hogy a gravitáció olyan kicsi. Ezért nevezi a NASA mikrogravitációnak.
az űrben senki sem hallja a sikolyt. Tudod miért?, Mert nincs levegő az űrben. Nincs levegő, nincs hang. Nincs levegő, nincs gravitáció. Egyszerű.
igen, mindkettő rossz. De miért?
A gravitációs erő túl gyenge az űrben?
mi a gravitációs erő? Ez egy kölcsönhatás a tömeggel rendelkező tárgyak között. A Föld tömege, az űrhajós tömege-így vonzódnak. Ezt a vonzó erőt a következő kifejezéssel modellezhetjük.,
ebben a modellben a gravitációs erő nagysága szempontjából az M1 és m2 a tömegek, r pedig a két tömeg középpontjai közötti távolság. G a gravitációs állandó. Értéke 6,67 x 10-11 N*m2/kg2. Ó, de mi a helyzet a híres (vagy hírhedt) g = 9,8 N/kg? (vagy általánosan felsorolt egységek m/s2) ez az érték csak a tárgyak a Föld felszínén. Ezt nézd meg. Ha van valami a földön, kölcsönhatásba lép a földdel. A Föld tömege 5.,97 x 1024 kg, a Föld középpontja 6,38 x 106 m távolságra van (a Föld sugara). Hadd tegyem ezeket az értékeket a gravitációs modellbe.
Igen, ez nem 9,8 N/kg. A számításban kerekített értékeket használtam, hogy csak egy kicsit ki legyen kapcsolva. De érted az ötletet. Kezdek eltűnni a pályáról. Ez a kifejezés NEM azt mondja, hogy a gravitációs erő gyengül, amikor távolabb kerül a Földtől? Igen. De nem úgy, ahogy gondolod. A keringő űrrepülőgép tipikus magassága körülbelül 360 km-rel a Föld felszíne felett van., Tegyük fel, hogy van egy 75 kg-os űrhajósom. Mi lenne az űrhajós súlya (gravitációs ereje) mind a felszínen, mind a pályán? Az egyetlen különbség az űrhajós és a Föld középpontja közötti távolság lesz.
, Majd a pályára:
Kisebb? Igen. Elég ahhoz, hogy “súlytalan”legyen? Nem. A pályán lévő gravitációs erő 89% – kal nagyobb, mint a felszínen., Tehát ez nem a helyes magyarázat a “súlytalanságra”.
mi a helyzet a levegő hiányával?
valószínűleg talál néhány példát arra, hogy miért nem ez a “súlytalanság”oka. Itt van az egyik, hogy szeretem. Alapvetően ez egy bemutató arról, hogyan működik a tapadókorong. Csináltam egy videót egy tömeg lóg egy szívó dart belsejében egy vákuum harang. (link itt) ez egy kép a tömegről, mielőtt a levegőt kiszivattyúzták.
amikor a levegőt eltávolítják, két dolog történik., Először is, a tapadókorong már nem szar (mert egyébként nem igazán szopni). Másodszor, a tömeg esik. Annak ellenére, hogy lényegében nincs levegő a kamrában, a tömeg még mindig esik.
egy másik példa a Hold. Nincs levegő a Holdon, de az űrhajósok nem úsznak el – még akkor sem, ha ugranak. Itt van John Young”jump salute”.
és mi a helyzet magával a földdel? Miért kering a Nap körül? Azért kering, mert gravitációs erő van a két tárgy között., Van egy interakció, annak ellenére, hogy nincs levegő közöttük.
akkor miért úszik?
talán beszélnem kell arról, hogyan érzi magát a súlya. Mi a látszólagos súlya? Hadd mondjam el, hogy amit most érzel, az nem igazán gravitáció. Tegyük fel, hogy néhány példával kezdek.
1. példa: menj állni egy liftben. Ne nyomja meg a gombokat. Csak álljon ott, hogy a lift nyugalomban legyen. Hogy érzed magad? Kínos? Itt van egy diagram.,
mivel nyugalomban tartózkodik, egyensúlyban van (a gyorsulás nulla). Ha a gyorsulás nulla, akkor a nettó erőnek nullának is kell lennie (technikailag a nulla vektor). A két erő maga az erő a padlóról felfelé nyomó erő és a gravitációs kölcsönhatás a földdel lefelé húzva. E két erő nagyságának egyenlőnek kell lennie ahhoz, hogy a nettó erő nulla legyen.
2. példa: most nyomja meg a” Fel ” gombot. A rövid idő alatt, amikor a lift felfelé gyorsul, Hogyan érzi magát? Ideges?, Vagy talán úgy érzi, egy kicsit nehezebb. Ha a lift olyan, mint az egyik ebben az épületben, lehet, hogy úgy érzi, csalódott, hogy milyen lassú az átkozott dolog megy. És mi ez a vicces szag? Itt van egy diagram a felfelé gyorsuló lift (és te).
Ha a személy felfelé gyorsul, akkor a nettó erőnek is felfelé kell lennie. Ugyanazt a két erőt használva, mint fent, kétféleképpen történhet ez., A padló többet nyomhat rád,vagy a Föld kevesebbet húzhat. Mivel a gravitációs erő az Ön tömegétől, a Föld tömegétől és a köztük lévő távolságtól függ, nem változik. Ez azt jelenti, hogy a padlónak nehezebbnek kell lennie rád. De várj, nehezebbnek érzed magad, mégis a gravitációs erő ugyanaz.
3. példa: közeledik a legfelső emelethez, és a liftnek meg kell állnia. Mivel felfelé haladt, de lelassult, lefelé kell gyorsulnia.
most a nettó erőnek lefelé kell lennie., Ismét a gravitációs erő nagysága nem változik. Az egyetlen dolog, ami történhet, az, hogy a padló kevesebbet nyomjon. Ettől könnyebbnek érzi magát. Igaz?
utolsó példa: Tegyük fel, hogy a liftkábel eltörik és a lift leesik. Ebben az esetben a felvonó gyorsulása -9,8 m/s2 lesz (mint minden szabadon eső tárgy). Mennyibe kerülne a padló, hogy álljon fel a személy, hogy gyorsítsa le -9,8 m / s2? Nem kellene erőltetnie. Az erő, amit a padló rád gyakorol, nulla lenne. Hogy éreznéd magad?, Félne-úgy értem, egy liftben van a kábelvágással. Mit gondolsz, hogy éreznéd magad? Talán megijedhetnél és éhes lennél, ha elkésnél az ebédről, vagy ilyesmi. Súlytalannak éreznéd magad. Ez tényleg megtörténhet? Abszolút. Valójában néhány ember még fizetni is ezt., Nézze meg ezt az utat, Superman:
az alapötlet az, hogy az autóban, akkor nagyítja fel a függőleges része a pálya. Mind a felfelé, mind a lefelé haladó részek során fo a mozgás, a gyorsulás -9,8 m / s2, így súlytalannak érzi magát. Hadd foglaljam össze eddig:
- mindezen helyzetekben a gravitációs erő nem változik.
- a különböző helyzetekben különböző gyorsulások vannak.,
- minél kevésbé nyomja rád a padló,annál könnyebb.
- Ha a padló egyáltalán nem nyomja meg, súlytalannak érzi magát.
Ó, van egy másik nagyszerű példa erre a súlytalanságra a Földön. A hányás üstökös. Igen, ez igazi. Alapvetően ez egy sík, amely olyan módon repül, hogy lefelé gyorsul, mint egy szabadon eső tárgy. Csakúgy, mint a leeső lift, kivéve, hogy nem érte el a földet.
még egy hűvös dolog a hányadék üstökösről., Az Apollo 13 filmben a súlytalan jeleneteket a hányadék üstökös belsejében forgatták. Így nem csak súlytalan lenne, hanem súlytalan is. Természetesen ez azt jelenti,hogy egyszerre 30 másodpercet kellett forgatniuk.
vissza az űrhajósokhoz
az űrrepülőgép a Föld körül kering. De gyorsul? Igen. Gyorsul, mert a Föld a gravitációs erőn keresztül húzza rá., Annak ellenére, hogy egy körben mozog, még mindig gyorsul. Mondhatjuk, hogy az űrsikló valóban esik, mivel mozgását a gravitációs erő határozza meg. Mivel azonban mozgása során nem igazán kerül közelebb a Földhöz, jobb lenne, ha “pályára”hívnánk. Gondolj csak bele. Tegyük fel, hogy egy húrot egy golyóhoz kötözünk, majd a feje körül egy közeli vízszintes körben forgatjuk. Felgyorsul-e a körben mozgó labda? Igen. Ha felgyorsul, akkor erővel kell rendelkeznie a gyorsulás irányában., A labda esetében ez lenne a string feszültsége, amely a kör középpontja felé húzza. Egy keringő tárgy esetében a gravitációs erő az űrhajókra húz. Nos, mi van,ha megfogsz egy hatalmas labdát, és megpörgeted. Ha beleraksz egy embert a labdába, az súlytalan lenne? Nem. A különbség a gravitációval az, hogy az űrhajó minden részét és az ember testének minden részét meghúzza. Ha egy hatalmas körkörös mozgó labdában lennél, a labda falának rád kell nyomnia. Talán ez a diagram segít.,
de mi van, ha valójában olyan helyen van, ahol a gravitációs erő nulla (mint távol más masszív tárgyak)? Lehet, hogy úgy érzi, mintha súlya lenne ebben az esetben? Igen. Ez lényegében az orbitális eset ellentéte. Ha az űrhajót 9,8 m/s2 nagysággal felgyorsíthatja, akkor úgy érzi, mintha a Földön lenne. A gyorsítás egyik módja a rakéták., Lehet, hogy ez hasznos dolog lenne, ha megpróbálsz eljutni egy másik csillaghoz, vagy valami máshoz, mert egyre gyorsabb leszel. De mi van, ha nem igazán akarsz bárhová menni, de azt akarod érezni, hogy a földön van? Csinálhatnál egy űrhajót, ami forog. Egy körben (az űrhajó belsejében) történő mozgással gyorsulás, tehát nettó erő lenne. Itt van egy űrhajós egy forgó űrhajóban egy olyan régióban, ahol nincs gravitáció. Az űrhajós mellé tettem egy rajzot egy személyről a liftben., Mindkét esetben a padló ugyanolyan nagyságrendű az űrhajósra. Ez a két ember lényegében ugyanazt érezné (de nem egészen azért, mert az űrhajós forgó feje valójában másképp mozog, mint a lábak).
és itt van egy felvétel a 2001-es filmből: egy Űrodüsszeia, amely az ilyen forgó űrhajó.
záró Megjegyzés
Igen. Ez egy újra poszt., Erről 2008-ban írtam, de a formázás nem volt teljesen helyes. Ez ad nekem egy szép lehetőséget, hogy újra írni.
