Betežinsko stanje je sposobno za takve emocije. Školska enciklopedija. Utjecaj bestežinskog stanja na tijelo

Težina kao sila kojom bilo koje tijelo djeluje na podlogu, oslonac ili ovjes. Postoji težina zbog gravitacionog privlačenja Zemlje. Brojčano, težina je jednaka sili gravitacije, ali se potonja primjenjuje na centar mase tijela, dok se težina primjenjuje na oslonac.

Betežinsko stanje - nulta težina, može nastati ako nema gravitacione sile, odnosno ako je tijelo dovoljno udaljeno od masivnih objekata koji ga mogu privući.

Međunarodna svemirska stanica nalazi se na udaljenosti od 350 km od Zemlje. Na ovoj udaljenosti, gravitaciono ubrzanje (g) je 8,8 m/s2, što je samo 10% manje nego na površini planete.

U praksi, rijetko vidite - gravitacijski efekat uvijek postoji. Astronauti na ISS-u su i dalje pod uticajem Zemlje, ali je tamo prisutna bestežinska stanja.

Drugi slučaj bestežinskog stanja nastaje ako se gravitacija kompenzira drugim silama. Na primjer, ISS je podložan gravitaciji, malo smanjenoj zbog udaljenosti, ali i stanica se kreće po kružnoj orbiti s prvom kosmičkom brzinom i centrifugalna sila kompenzira gravitaciju.

Betežinsko stanje na Zemlji

Fenomen bestežinskog stanja moguć je i na Zemlji. Pod utjecajem ubrzanja, težina tijela može se smanjiti, pa čak i postati negativna. Klasičan primjer koji navode fizičari je lift koji pada.

Ako se lift kreće ubrzano, tada će se smanjiti pritisak na pod lifta, a time i težina. Štaviše, ako je ubrzanje jednako ubrzanju slobodnog pada, odnosno ako lift padne, težina tijela će postati nula.

Negativna težina se opaža ako ubrzanje lifta premašuje ubrzanje slobodnog pada - tijela iznutra se "lijepe" za plafon automobila.

Ovaj efekat se široko koristi za simulaciju bestežinskog stanja u treningu astronauta. Avion opremljen komorom za obuku diže se na znatnu visinu. Nakon toga, zaroni balističkom putanjom, u stvari, mašina se spušta na površinu zemlje. Prilikom ronjenja sa 11 hiljada metara možete dobiti 40 sekundi bestežinskog stanja, što se koristi za trening.

Postoji zabluda da takvi izvode složene figure, poput "Nesterovske petlje", kako bi dobili bestežinsko stanje. U stvari, za obuku se koriste modifikovani serijski putnički avioni, koji nisu sposobni za složene manevre.

fizički izraz

Fizička formula za težinu (P) tokom ubrzanog kretanja oslonca, bilo da se radi o padajućem stezniku ili ronilačkom avionu, je sljedeća:

gdje je m tjelesna težina,
g je ubrzanje slobodnog pada,
a je ubrzanje oslonca.

Kada su g i a jednaki, P=0, odnosno postiže se bestežinsko stanje.

U svemiru je bestežinsko stanje stalni uslov života i aktivnosti. Ovo oštro razlikuje kosmos od sredine u kojoj živi čovečanstvo. Na Zemlji se čovjek stalno bori sa gravitacijom, pa je gubitak vlastite težine za njega neuobičajen, a nema iskustva da je osoba u bestežinskom stanju.

Da, povremeno možete doživjeti bestežinsko stanje: na primjer, tokom letova u avionu, kada padne u „zračne džepove“ ili naglo izgubi visinu. Padobranci dobro poznaju osjećaj bestežinskog stanja. bestežinsko stanje- stanje u kojem sila interakcije tijela sa osloncem izostaje.

U uslovima bestežinskog stanja na svemirskom brodu, mnogi fizički procesi (konvekcija, sagorevanje, itd.) odvijaju se drugačije nego na Zemlji. Odsustvo gravitacije zahtijeva poseban dizajn sistema kao što su tuševi, toaleti, sistemi za grijanje hrane, ventilacija itd. Kako bi se izbjeglo stvaranje stajaćih zona u kojima se može akumulirati ugljični dioksid, te kako bi se osiguralo ravnomjerno miješanje toplog i hladnog zraka, ISS, na primjer, ima instaliran veliki broj ventilatora. Jelo i piće, lična higijena, rad sa opremom i općenito obične svakodnevne aktivnosti također imaju svoje karakteristike i zahtijevaju od astronauta razvijanje navika i potrebnih vještina. Utjecaj bestežinskog stanja uzet je u obzir pri dizajnu raketnog motora na tekuće gorivo koji je predviđen za lansiranje u bestežinskom stanju.

Kako bestežinsko stanje utiče na osobu

Prilikom prelaska iz stanja zemaljske gravitacije u uslove bestežinskog stanja, većina astronauta doživljava reakciju organizma tzv. sindrom adaptacije prostora. Po simptomima ovo stanje je slično morskoj bolesti: gubitak apetita, vrtoglavica, glavobolja, pojačano lučenje pljuvačke, mučnina, ponekad povraćanje, prostorne iluzije. Svi ovi efekti obično nestaju nakon 3-6 dana leta. Dugim (nekoliko sedmica ili više) boravkom osobe u svemiru, odsustvo gravitacije počinje izazivati ​​određene promjene u tijelu koje su negativne prirode: brza atrofija mišića – mišići su zapravo isključeni iz ljudske aktivnosti, tj. rezultat toga, sve fizičke karakteristike tijela se smanjuju; posljedica oštrog smanjenja aktivnosti mišićnog tkiva je smanjenje potrošnje kisika u tijelu; zbog rezultirajućeg viška hemoglobina, aktivnost koštane srži koja sintetizira hemoglobin može se smanjiti; ograničenje pokretljivosti remeti metabolizam fosfora u kostima, što dovodi do smanjenja njihove čvrstoće.

Ljudsko tijelo, kada se nađe u bestežinskom stanju, počinje da se obnavlja. Osoba gubi na težini. Cijelo tijelo postaje mlohavo, kao da dugo leži u krevetu. Kosti postaju lomljive - ovdje nisu pod opterećenjem. Mišići rade malo. A od neaktivnosti svi organi slabe. To je kao da osoba koja je u krevetu nekoliko mjeseci ponovo nauči hodati. Kosmonauti Nikolajev i Sevastjanov, nakon osamnaest dana u nultom gravitaciji, prvo nisu mogli da stanu na noge.

Kako bi smanjili štetni učinak bestežinskog stanja, naučnici su smislili različita sredstva: preporučuju da astronauti više vježbaju fizičku kulturu u svemiru, uglavnom s ekspanderima. Za astronaute smo kreirali posebna teretna odijela „pingvin“. Ova pripijena odijela imaju elastične trake ušivene u tijelo koje stežu tijelo u loptu. Da biste ostali uspravni u takvom odijelu, morate cijelo vrijeme lagano naprezati mišiće. A to je upravo ono što je potrebno da ne oslabe.

Prave i "traku za trčanje" na orbitalnim stanicama. Kako ne bi otplivao, astronaut se pričvršćuje elastičnim trakama. Oni zamjenjuju težinu astronauta, povlačeći mu pojas i ramena prema podu, pritišćući ga na "traku". Ona trči nazad ispod astronauta. I on trči ispred nje. Ne podnosi svako lako bestežinsko stanje, posebno u prvom trenutku. Mnogima se čini da su obješeni naglavačke. Neki dobiju mučninu. Prvi dan - dva astronauta se obično naviknu na bestežinsko stanje.

Do bestežinskog stanja dolazi kada svemirski brod uđe u orbitu. Ali nestanak težine ne treba brkati s nestankom gravitacijske privlačnosti - na primjer, na Međunarodnoj svemirskoj stanici (na visini od 350 km) to je samo 10% manje nego na Zemlji. Stanje bestežinskog stanja na ISS-u ne nastaje zbog odsustva gravitacije, već zbog kretanja po kružnoj orbiti s prvom kosmičkom brzinom, odnosno astronauti, takoreći, stalno "padaju naprijed" brzinom od 7,9 km/s.

Kako se astronauti obučavaju u nultoj gravitaciji na Zemlji

Na Zemlji, u eksperimentalne svrhe, moguće je stvoriti kratkotrajno stanje bestežinskog stanja (do 40 sekundi) kada avion leti po paraboličnoj putanji. Da bi se postigao ovaj efekat, avion mora imati konstantno ubrzanje naniže g (nula g-sila). Dugo vremena takvo preopterećenje (do 40 sekundi) može se stvoriti ako izvedete poseban akrobatski manevar („neuspjeh u zraku“). Piloti naglo apliciraju za smanjenje visine, sa standardnom visinom leta od 11.000 metara, to daje potrebnih 40 sekundi „betežinski“; U unutrašnjosti trupa nalazi se komora u kojoj treniraju budući kosmonauti, a na zidovima ima poseban mekani premaz kako bi se izbjegle ozljede prilikom penjanja i pada. Osoba doživljava sličan osjećaj bestežinskog stanja prilikom sletanja na letovima civilne avijacije. Ali radi sigurnosti letenja i velikog opterećenja na konstrukciju aviona, civilna avijacija postepeno spušta visinu, praveći nekoliko produženih spiralnih zavoja (od visine leta od 11 km do visine prilaza od oko 1-2 km). One. Spuštanje se vrši u nekoliko prolaza, pri čemu putnik samo na nekoliko sekundi osjeti da ga podižu sa sjedišta. Stanje bestežinskog stanja može se osjetiti u početnom trenutku slobodnog pada tijela u atmosferu, kada je otpor zraka još mali.

Šta je bestežinsko stanje? Lebdeće šolje, mogućnost letenja i hodanja po plafonu, da se lako pomeraju i najmasovniji predmeti - takva je romantična ideja ​ovog fizičkog koncepta.

Ako pitate astronauta šta je bestežinsko stanje, on će vam reći koliko je teško tokom prve sedmice na stanici i koliko je potrebno da se oporavi nakon povratka, navikavanja na uslove gravitacije. Fizičar će, s druge strane, najvjerovatnije izostaviti takve nijanse i otkriti koncept s matematičkom preciznošću koristeći formule i brojeve.

Definicija

Započnimo naše upoznavanje sa fenomenom otkrivanjem naučne suštine problematike. Fizičar definira bestežinsko stanje kao takvo stanje tijela kada njegovo kretanje ili vanjske sile koje na njega djeluju ne dovode do međusobnog pritiska čestica jedna na drugu. Potonje se uvijek događa na našoj planeti kada se objekt kreće ili miruje: pod pritiskom je gravitacije i suprotno usmjerene reakcije površine na kojoj se objekt nalazi.

Izuzetak od ovog pravila su slučajevi, odnosno padanje brzinom koju gravitacija daje tijelu. U takvom procesu nema pritiska čestica jedna na drugu, pojavljuje se bestežinsko stanje. Fizika kaže da se stanje koje se javlja u svemirskim brodovima, a ponekad i u avionima, zasniva na istom principu. Betežinsko stanje se pojavljuje kod ovih vozila kada se kreću konstantnom brzinom u bilo kojem smjeru i istovremeno su u stanju slobodnog pada. Umjetni satelit ili se isporučuje u orbitu pomoću lansirne rakete. Daje im određenu brzinu, koja se održava nakon što uređaj isključi vlastite motore. U ovom slučaju, brod se počinje kretati samo pod utjecajem gravitacije i dolazi do bestežinskog stanja.

Kuće

Posljedice letova po astronaute nisu ograničene na ovo. Nakon povratka na Zemlju, moraju se neko vrijeme prilagoditi gravitaciji. Šta je bestežinsko stanje za astronauta koji je završio let? Prije svega, to je navika. Svest još neko vreme odbija da prihvati činjenicu prisustva gravitacije. Kao rezultat toga, nije neuobičajeno da astronaut, umjesto da stavi šolju na sto, jednostavno je pusti i shvati grešku tek kada čuje zveket razbijenog posuđa o podu.

Hrana

Jedan od teških i istovremeno zanimljivih zadataka za organizatore letova s ​​ljudskom posadom je da astronautima osiguraju hranu koju tijelo lako probavlja pod utjecajem bestežinskog stanja u prikladnom obliku. Prvi eksperimenti nisu izazvali mnogo entuzijazma među članovima posade. Indikativan je u tom pogledu slučaj kada je američki astronaut John Young, suprotno strogim zabranama, na brod donio sendvič, koji, međutim, nisu pojeli, kako ne bi još više prekršili povelju.

Do danas nema problema sa raznovrsnošću. Lista jela koja su dostupna ruskim kosmonautima uključuje 250 artikala. Ponekad teretni brod koji počinje na stanici isporučuje svježi obrok koji je naručio neko iz tima.

Osnova ishrane je sva tečna jela, pića i pire krompir pakovani su u aluminijumske tube. Spremnik i ljuska proizvoda osmišljeni su na način da se izbjegne pojava mrvica koje lebde u nultom gravitaciji i koje bi nekome mogle dospjeti u oko. Na primjer, kolačići se prave dovoljno mali i prekriveni ljuskom koja se topi u ustima.

Poznato okruženje

Na stanicama poput ISS-a pokušavaju sve uslove dovesti na uobičajene zemaljske. Ovo su nacionalna jela na meniju, a kretanje zraka je neophodno kako za funkcioniranje tijela, tako i za normalan rad opreme, pa čak i za označavanje poda i stropa. Ovo posljednje ima više psihološki značaj. Astronautu u nultoj gravitaciji nije važno u kojoj poziciji će raditi, međutim, dodjela uvjetnog poda i stropa smanjuje rizik od gubitka orijentacije i doprinosi bržoj adaptaciji.

Betežinsko stanje je jedan od razloga zašto se ne uzimaju svi kao astronauti. Adaptacija po dolasku na stanicu i po povratku na Zemlju uporediva je sa višestruko pojačanom aklimatizacijom. Osoba lošeg zdravlja možda neće moći izdržati takvo opterećenje.

Na pitanje šta je bestežinsko stanje? pod kojim uslovima nastaje? dao autor Marty_Ray_ka najbolji odgovor je Betežinsko stanje je stanje tijela kada na njega djeluju samo gravitacijske sile, a vanjsko gravitacijsko polje ne uzrokuje pritisak jednog dijela sistema na drugi i njihovu deformaciju. U bestežinskom stanju, metabolizam i cirkulacija krvi živog organizma donekle se mijenjaju. Betežinsko stanje nastaje u slobodnom padu tijela i u svemirskim letjelicama kada se kreću sa ugašenim motorima.

Odgovor od Fantom[guru]
kada telo nema težinu. bilo u svemiru ili u slobodnom padu, tijelo je u nulti gravitaciji.

Odgovor od Komerrsant[guru]
Težina - sila kojom tijelo djeluje na bilo koji oslonac, što znači bestežinsko stanje, (vašim riječima) ovo je stanje tijela kada ne vrši pritisak na oslonac. Ako nema dovoljno informacija na wikiju, pogledajte

Odgovor od Korisnik je obrisan[guru]
Beztežinsko stanje je stanje kada je sila interakcije tijela s osloncem (tjelesnom težinom), koja nastaje u vezi s gravitacijskim privlačenjem, djelovanjem drugih sila mase, posebno sile inercije koja proizlazi iz ubrzanog kretanja tijela, iznosi odsutan. Ponekad možete čuti drugo ime za ovaj efekat - mikrogravitacija - ali ovaj naziv nije tačan! ! - gravitacija (sila privlačenja) ostaje ista.
Često se nestanak težine brka s nestankom gravitacijske privlačnosti. Ovo nije istina. Primjer je situacija na Međunarodnoj svemirskoj stanici (ISS). Na visini od 350 kilometara (nadmorska visina stanice), ubrzanje slobodnog pada iznosi 8,8 m/s², što je samo 10% manje nego na površini Zemlje. Stanje bestežinskog stanja na ISS-u nastaje zbog kretanja po kružnoj orbiti s prvom kosmičkom brzinom.
Na Zemlji se u eksperimentalne svrhe stvara kratkotrajno bestežinsko stanje (do 40 s) kada avion leti po paraboličnom (a zapravo - balističkom, odnosno onom po kojem bi leteo avion pod uticajem sama gravitacija; ova putanja je parabola samo pri malim brzinama kretanja; za satelit je to elipsa, kružnica ili hiperbola) trajektorije. Stanje bestežinskog stanja može se osjetiti u početnom trenutku slobodnog pada tijela u atmosferu, kada je otpor zraka još mali.
Da bismo razumjeli suštinu bestežinskog stanja, možemo razmotriti letjelicu koja leti duž balističke putanje. Oni se koriste za obuku astronauta u Rusiji i Sjedinjenim Državama. U kokpitu je na konac okačen uteg, koji obično povlači konac prema dole (ako avion miruje ili se kreće ravnomerno i pravolinijski). Kada se nit na kojoj visi lopta ne rastegne, nastupa stanje bestežinskog stanja. Dakle, pilot mora upravljati avionom tako da balon visi u zraku, a nit nije zategnuta. Da bi se postigao ovaj efekat, avion mora imati konstantno ubrzanje naniže g. Dakle, možemo reći da avion "pada" zajedno sa loptom, koncem, pilotom i astronautima.
[uredi]
Težina i njena percepcija
Betežinsko stanje je stanje tela kada je pod uticajem samo sila mase. Na primjer, pod utjecajem samo gravitacije. Kretanje pod uticajem same gravitacije naziva se i slobodni pad.
Ako pored tjelesnih sila na tijelo djeluju i površinske sile, na primjer reakcija oslonca, nastaje stanje težine.
Tjelesna težina je sila kojom tijelo djeluje na oslonac ili ovjes.
Ono što ljudi doživljavaju kao težinu samo je posljedica utjecaja na njihovo tijelo reakcije podrške ili okoline.
Sila koja djeluje na različite dijelove tijela koji se nalaze na Zemlji nije ista. Ako tijelo uvjetno podijelimo na horizontalne slojeve, onda možemo zamisliti da će, osim reakcije podloge, na svaki sloj utjecati i pritisak slojeva koji se nalaze iznad. Osoba osjeća sličnu razliku u pritisku, poput težine.
Tijelo smješteno u hermetički zatvorenu posudu doživljava stanje bestežinskog stanja tokom eksperimenata sa slobodnim padom (na primjer, ispušteno s visokog tornja). To se događa jer je ubrzanje posude, zraka u njoj i svih dijelova samog tijela, uzrokovano djelovanjem gravitacije, isto, reakcija potpore i gradijent tlaka izostaju (u slučaju slobodnog pad tijela izvan kontejnera, to nije sasvim tačno, osim sile gravitacije na njega postoji i reakcija vanjskog okruženja - sila otpora zraka).

Vjerovatno je svako od nas u životu doživio osjećaj bestežinskog stanja. Hajde da pogledamo šta je bestežinsko stanje, kako se postiže i gde ga možete osetiti.

Odgovarajući na pitanje šta je bestežinsko stanje, mnogi će se sjetiti sile gravitacije i mogućnosti slobodnog leta, hodanja po stropu, letećih objekata i astronauta, koji najčešće doživljavaju ovaj osjećaj.

Da bismo raspravljali o konceptu bestežinskog stanja, predlažem da se raspravlja o naučnom dijelu problema i fizičkom fenomenu. Na planeti Zemlji, objekti i živa bića imaju privlačnu silu (gravitaciju). Dakle, ako se objekt kreće ili miruje, postoji pritisak gravitacije objekta na površinu.

Betežinsko stanje je stanje tijela u kojem je sila interakcije s površinom u suštini mala i nema međusobnog pritiska. Često se prilikom definiranja bestežinskog stanja koristi koncept gravitacije ili mikrogravitacije.

Zanimljive činjenice o bestežinskom stanju i gravitaciji

Šta ti i ja znamo o bestežinskom stanju, kako možemo okarakterisati ovaj fenomen?

Neugodnost.

Trenutno je fenomen bestežinskog stanja potpuno proučen i ne postavlja veliki broj pitanja. Kozmonauti imaju dug period pripreme za bestežinsko stanje prije leta, a uprkos tome, odsustvo gravitacije dovodi tijelo do velikog stresa.

Glavni poremećaj u fenomenu bestežinskog stanja uočava se u promjeni pritiska tečnosti u organizmu, posebno krvi. Osim toga, ne postoji uobičajeno opterećenje na mišićno-koštanom sistemu, što uzrokuje nelagodu. Nakon što astronaut bude isporučen u svemirsku stanicu, njegovo tijelo neko vrijeme prolazi kroz period adaptacije, uprkos dugim mjesecima priprema prije leta.

Utjecaj bestežinskog stanja na tijelo

Obično period adaptacije organizma prolazi u roku od 7-10 dana. Kao rezultat toga, zbog nedostatka gravitacije, astronauti gube na težini, smanjuje im se radni kapacitet, a povećava se ukupni umor tijela. Omjer elemenata u tkivima se također može promijeniti. Nakon dugog boravka u svemiru, osoba može postati nekoliko centimetara zbog bestežinskog stanja. Kao rezultat, može doći do uklještenja živaca, mogu se pojaviti različiti bolovi mišićne i zglobne prirode.

Hrana.

Danas astronauti imaju veoma raznoliku ishranu. Dijeta se sastoji od liofiliziranih proizvoda upakovanih u aluminijske cijevi. Gotovo sva hrana je u obliku pirea. Prehrana i spremnici su osmišljeni na način da se izbjegnu mrvice i njihov kontakt s očima. Kolačići se prave sitni da ne zagrizu, a odozgo prekrivaju ljuskom.

Načini doživljavanja osjećaja bestežinskog stanja u teoriji i praksi

Osjećaj bestežinskog stanja može se u potpunosti doživjeti u svemiru, ali za to morate odabrati ovo zanimanje i pripremati se dugi niz godina. Međutim, osjećaj bestežinskog stanja može se doživjeti na Zemlji, iako beznačajan.

Na Zemlji se bestežinsko stanje može modelirati na sljedeći način. U eksperimentalne svrhe i za obuku, kosmonaut je pomoću posebne letjelice stvarao stanje bestežinskog stanja do 40 sekundi, na koje je djelovala samo sila gravitacije. Putanja aviona se kreće duž parabole. Takve senzacije sada se mogu doživjeti na specijalnim simulatorima, u zabavnim parkovima. Suština je da visina naglo raste, a zatim naglo pada, što uzrokuje osjećaj slobodnog pada, bestežinskog stanja.

Slične senzacije doživljavamo na letovima civilne avijacije tokom perioda sletanja, kao iu automobilu, uz nagli pad prometa od vrha do dna.

Osim toga, slične senzacije mogu se dobiti skakanjem na trampolinu, u zraku od skoka neposredno prije pada, u modernim brzim liftovima kada se naglo zaustavi na visokom spratu.

Sada postoje posebni simulatori bestežinskog stanja u kojima ovaj osjećaj možete doživjeti u avionu IL-76 posebno opremljenom za ove potrebe.Ovo je posebna laboratorija dizajnirana za testiranje preopterećenja, uključujući i kosmonaute prije svemirskih letova. Tokom leta visina se naglo povećava i na visini od 8-9 km pilot isključuje napajanje motora, čime dozvoljava letjelici da se kreće po inerciji. Taman kada sila gravitacije postane jednaka sili inercije, postiže se bestežinsko stanje. Tokom leta, grupa doživljava nekoliko takvih senzacija bestežinskog stanja u avionu. Cijena takvog leta je individualna i može se kombinirati s izletom, obrocima u svemiru i još mnogo toga.

Zaključak

Fenomen bestežinskog stanja uglavnom se može doživjeti u svemiru, ali ga povremeno doživljavamo i u avionu, na atrakciji, u liftu, pa čak i na trampolinu, iako traje bukvalno nekoliko sekundi.