L'apesanteur est capable de telles émotions. Encyclopédie scolaire. L'effet de l'apesanteur sur le corps

Le poids est la force avec laquelle un corps agit sur une surface, un support ou une suspension. Le poids est dû à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Numériquement, le poids est égal à la force de gravité, mais cette dernière est appliquée au centre de masse du corps, tandis que le poids est appliqué au support.

L'apesanteur - un poids nul, peut se produire s'il n'y a pas de force gravitationnelle, c'est-à-dire que le corps est suffisamment éloigné des objets massifs qui peuvent l'attirer.

La Station spatiale internationale est située à 350 km de la Terre. À cette distance, l’accélération de la gravité (g) est de 8,8 m/s2, soit seulement 10 % de moins qu’à la surface de la planète.

Ceci est rarement observé dans la pratique – l’influence gravitationnelle existe toujours. Les astronautes de l'ISS sont toujours affectés par la Terre, mais il y règne l'apesanteur.

Un autre cas d’apesanteur se produit lorsque la gravité est compensée par d’autres forces. Par exemple, l'ISS est soumise à la gravité, légèrement réduite en raison de la distance, mais la station se déplace également sur une orbite circulaire à une vitesse de fuite et la force centrifuge compense la gravité.

L'apesanteur sur Terre

Le phénomène d’apesanteur est également possible sur Terre. Sous l'influence de l'accélération, le poids corporel peut diminuer et même devenir négatif. L’exemple classique donné par les physiciens est la chute d’un ascenseur.

Si l’ascenseur descend avec accélération, la pression exercée sur le plancher de l’ascenseur, et donc le poids, diminuera. De plus, si l'accélération est égale à l'accélération de la gravité, c'est-à-dire que l'ascenseur tombe, le poids des corps deviendra nul.

Un poids négatif est observé si l'accélération du mouvement de l'ascenseur dépasse l'accélération de la gravité - les corps à l'intérieur « colleront » au plafond de la cabine.

Cet effet est largement utilisé pour simuler l’apesanteur lors de l’entraînement des astronautes. L'avion, équipé d'une chambre d'entraînement, s'élève à une hauteur considérable. Après quoi il plonge selon une trajectoire balistique, en fait, l'engin se stabilise à la surface de la terre. En plongeant à partir de 11 000 mètres, vous pouvez obtenir 40 secondes d'apesanteur, qui sont utilisées pour l'entraînement.

Il existe une idée fausse selon laquelle ces personnes exécutent des figures complexes, comme la « boucle Nesterov », pour atteindre l'apesanteur. En fait, des avions de passagers de série modifiés, incapables de manœuvres complexes, sont utilisés pour la formation.

Expression physique

La formule physique du poids (P) lors du mouvement accéléré d'un support, qu'il s'agisse d'un corsage en chute ou d'un avion en plongée, est la suivante :

où m est la masse corporelle,
g – accélération de chute libre,
a est l'accélération du support.

Lorsque g et a sont égaux, P = 0, c'est-à-dire que l'apesanteur est atteinte.

Dans l’espace, l’apesanteur est une condition constante de la vie et de l’activité. Cela distingue nettement l’espace de l’environnement dans lequel vit l’humanité. Sur Terre, une personne lutte constamment avec la force de gravité, donc la perte de son propre poids est inhabituelle pour elle et une personne n'a aucune expérience d'apesanteur.

Oui, vous pouvez occasionnellement faire l’expérience de l’apesanteur : par exemple, en volant dans un avion, lorsqu’il tombe dans des « poches d’air » ou perd soudainement de l’altitude. Les parachutistes connaissent bien la sensation d’apesanteur. Apesanteur- un état dans lequel il n'y a aucune force d'interaction entre le corps et le support.

En apesanteur à bord d'un vaisseau spatial, de nombreux processus physiques (convection, combustion, etc.) se déroulent différemment que sur Terre. L’absence de gravité nécessite une conception particulière des systèmes tels que les douches, les toilettes, les systèmes de chauffage des aliments, la ventilation, etc. Pour éviter la formation de zones stagnantes où le dioxyde de carbone peut s'accumuler et pour assurer un mélange uniforme d'air chaud et d'air froid, l'ISS, par exemple, dispose d'un grand nombre de ventilateurs installés. Manger et boire, l'hygiène personnelle, le travail avec du matériel et, en général, les activités quotidiennes ordinaires ont également leurs propres caractéristiques et nécessitent que l'astronaute développe les habitudes et les compétences nécessaires. Les effets de l’apesanteur sont pris en compte dans la conception d’un moteur-fusée à propergol liquide conçu pour être lancé en apesanteur.

Comment l’apesanteur affecte-t-elle une personne ?

Lors de la transition des conditions de gravité terrestre aux conditions d'apesanteur, la plupart des astronautes subissent une réaction de leur organisme appelée syndrome d'adaptation spatiale. Les symptômes de cette affection s'apparentent à ceux du mal de mer : perte d'appétit, vertiges, maux de tête, augmentation de la salivation, nausées, parfois vomissements, illusions spatiales. Tous ces effets disparaissent généralement après 3 à 6 jours de vol. Lors d'un séjour prolongé (plusieurs semaines ou plus) d'une personne dans l'espace, le manque de gravité commence à provoquer certains changements dans le corps qui sont de nature négative : atrophie musculaire rapide - les muscles sont en fait désactivés de l'activité humaine, en conséquence, toutes les caractéristiques physiques du corps diminuent ; la conséquence d’une forte diminution de l’activité des tissus musculaires est une réduction de la consommation d’oxygène du corps ; en raison de l'excès d'hémoglobine qui en résulte, l'activité de la moelle osseuse, qui synthétise l'hémoglobine, peut diminuer ; une mobilité limitée perturbe le métabolisme du phosphore dans les os, ce qui entraîne une diminution de leur résistance.

Le corps humain, une fois en apesanteur, commence à se reconstruire. Un homme perd du poids. Tout le corps devient flasque, comme s'il restait longtemps au lit. Les os deviennent fragiles - ils ne subissent pas de stress ici. Les muscles travaillent peu. Et à cause de l'inactivité, tous les organes s'affaiblissent. C'est comme une personne qui reste au lit depuis plusieurs mois et qui réapprend à marcher. Les cosmonautes Nikolaev et Sevastyanov, après dix-huit jours en apesanteur, n'ont pas pu se relever au début.

Pour réduire les effets néfastes de l'apesanteur, les scientifiques ont imaginé différents moyens : ils recommandent aux astronautes de faire davantage d'exercice physique dans l'espace, principalement avec des extenseurs. Nous avons créé des combinaisons porteuses spéciales « pingouin » pour les astronautes. Ces combinaisons ajustées sont dotées de bandes élastiques cousues qui resserrent le corps en une boule serrée. Pour rester debout dans une telle combinaison, il faut tout le temps tendre légèrement ses muscles. Et c’est exactement ce qu’il faut pour qu’ils ne faiblissent pas.

Ils fabriquent également un « tapis roulant » dans les stations orbitales. Afin de ne pas s'envoler, l'astronaute s'attache avec des élastiques. Ils remplacent le poids de l’astronaute, le tirent par la ceinture et les épaules jusqu’au sol et le pressent contre la « piste ». Elle revient sous l'astronaute. Et il court dessus. Tout le monde ne tolère pas facilement l’apesanteur, surtout au début. Beaucoup de gens ont l’impression d’être pendus la tête en bas. Certaines personnes ressentent des nausées. Le premier ou les deux premiers jours, les astronautes s’habituent généralement à l’apesanteur.

L'apesanteur se produit lorsqu'un vaisseau spatial entre en orbite. Mais il ne faut pas confondre la disparition du poids avec la disparition de l'attraction gravitationnelle - par exemple, sur la Station spatiale internationale (à 350 km d'altitude), elle n'est que 10 % inférieure à celle sur Terre. L'état d'apesanteur sur l'ISS n'est pas dû au manque de gravité, mais à un mouvement sur une orbite circulaire à la première vitesse de fuite, c'est-à-dire que les cosmonautes semblent constamment « tomber en avant » à une vitesse de 7,9 km/s. .

Comment les astronautes sont formés à l’apesanteur sur Terre

Sur Terre, à des fins expérimentales, il est possible de créer un état d'apesanteur de courte durée (jusqu'à 40 secondes) lorsqu'un avion suit une trajectoire parabolique. Pour obtenir cet effet, l'avion doit avoir une accélération constante vers le bas g (zéro g). Une telle surcharge peut être créée pendant une longue période (jusqu'à 40 secondes) en effectuant une manœuvre de voltige spéciale (« panne en l'air »). Les pilotes abaissent fortement l'altitude ; à une altitude de vol standard de 11 000 mètres, cela donne les 40 secondes d'« apesanteur » requises ; À l'intérieur du fuselage se trouve une chambre dans laquelle les futurs cosmonautes s'entraînent ; ses parois sont recouvertes d'un revêtement souple spécial pour éviter les blessures lors de la prise et de la perte d'altitude. Une personne éprouve une sensation similaire à l'apesanteur lorsqu'elle vole sur des vols de l'aviation civile à l'atterrissage. Mais pour des raisons de sécurité des vols et de lourde charge sur la structure de l'avion, l'aviation civile baisse progressivement l'altitude, effectuant plusieurs longs virages en spirale (d'une altitude de vol de 11 km à une altitude d'approche d'environ 1 à 2 km). Ceux. La descente s'effectue en plusieurs passages, au cours desquels le passager ne sent que quelques secondes qu'il est soulevé du fauteuil. L'état d'apesanteur peut être ressenti au moment initial de la chute libre d'un corps dans l'atmosphère, lorsque la résistance de l'air est encore faible.

Qu’est-ce que l’apesanteur ? Des tasses flottantes, la capacité de voler et de marcher au plafond et de déplacer facilement même les objets les plus massifs - telle est l'idée romantique de ce concept physique.

Si vous demandez à un astronaute ce qu'est l'apesanteur, il vous dira à quel point il est difficile de vivre la première semaine à bord de la station et combien de temps il faut pour récupérer après son retour, en s'habituant aux conditions de gravité. Il est fort probable qu’un physicien omettra ces nuances et révélera le concept avec une précision mathématique à l’aide de formules et de nombres.

Définition

Commençons notre connaissance du phénomène en révélant l'essence scientifique de la question. Les physiciens définissent l'apesanteur comme un état d'un corps dans lequel son mouvement ou les forces externes agissant sur lui n'entraînent pas de pression mutuelle des particules les unes sur les autres. Cette dernière se produit toujours sur notre planète lorsqu'un objet se déplace ou est au repos : il est pressé par la force de gravité et la réaction de direction opposée de la surface sur laquelle se trouve l'objet.

Une exception à cette règle concerne les cas de chute à la vitesse que la gravité confère au corps. Dans un tel processus, il n'y a pas de pression des particules les unes sur les autres, l'apesanteur apparaît. La physique dit que les conditions qui se produisent dans les vaisseaux spatiaux et parfois dans les avions sont basées sur le même principe. L'apesanteur apparaît dans ces appareils lorsqu'ils se déplacent à une vitesse constante dans n'importe quelle direction et sont en chute libre. Un satellite artificiel ou mis en orbite à l'aide d'un lanceur. Cela leur donne une certaine vitesse, qui est maintenue après que l'appareil ait éteint ses propres moteurs. Dans ce cas, le navire commence à se déplacer uniquement sous l'influence de la gravité et l'apesanteur se produit.

À la maison

Les conséquences des vols pour les astronautes ne s’arrêtent pas là. Après leur retour sur Terre, ils doivent se réadapter à la gravité pendant un certain temps. Qu’est-ce que l’apesanteur pour un astronaute qui a terminé son vol ? Tout d'abord, c'est une habitude. Pendant un certain temps, la conscience refuse encore d'accepter le fait de la présence de la gravité. En conséquence, il arrive souvent qu'un astronaute, au lieu de poser une tasse sur la table, la lâche simplement et ne réalise son erreur qu'après avoir entendu le bruit de la vaisselle cassée sur le sol.

Nutrition

L'une des tâches à la fois difficiles et intéressantes pour les organisateurs de vols habités est de fournir aux astronautes une nourriture facilement digestible par l'organisme sous l'influence de l'apesanteur sous une forme pratique. Les premières expériences n'ont pas suscité beaucoup d'enthousiasme parmi les membres de l'équipage. Un cas révélateur à cet égard est celui où l'astronaute américain John Young, contrairement à des interdictions strictes, a emporté à bord un sandwich qu'ils n'ont cependant pas mangé, afin de ne pas enfreindre davantage la réglementation.

Aujourd’hui, il n’y a aucun problème de diversité. La liste des plats proposés aux cosmonautes russes comprend 250 articles. Parfois, un cargo en partance pour la gare livrera un repas frais commandé par l'un des membres de l'équipage.

La base du régime est la suivante : Tous les plats liquides, boissons et purées sont conditionnés dans des tubes en aluminium. L’emballage et le conditionnement des produits sont conçus de manière à éviter l’apparition de miettes qui flottent en apesanteur et pourraient tomber dans les yeux de quelqu’un. Par exemple, les biscuits sont assez petits et recouverts d’une coquille qui fond dans la bouche.

Un environnement familier

Dans des stations comme l’ISS, ils essaient de ramener toutes les conditions à celles familières sur Terre. Ceux-ci incluent les plats nationaux au menu, la circulation de l'air nécessaire à la fois au fonctionnement du corps et au fonctionnement normal des équipements, et même la désignation du sol et du plafond. Cette dernière a plutôt une signification psychologique. Un astronaute en apesanteur ne se soucie pas de la position dans laquelle il travaille, cependant, l'attribution d'un sol et d'un plafond conditionnels réduit le risque de perte d'orientation et favorise une adaptation plus rapide.

L’apesanteur est l’une des raisons pour lesquelles tout le monde n’est pas accepté comme astronaute. L'adaptation à l'arrivée à la station et après le retour sur Terre est assimilable à une acclimatation, renforcée à plusieurs reprises. Une personne en mauvaise santé peut ne pas être en mesure de supporter une telle charge.

A la question : qu’est-ce que l’apesanteur ? dans quelles conditions cela se produit-il ? donné par l'auteur Marty_Ray_ka la meilleure réponse est L'apesanteur est un état d'un corps où seules les forces gravitationnelles agissent sur lui, et le champ gravitationnel externe ne provoque pas de pression d'une partie du système sur une autre ni leur déformation. En état d'apesanteur, le métabolisme et la circulation sanguine d'un organisme vivant changent quelque peu. L'apesanteur se produit lorsqu'un corps est en chute libre et dans des vaisseaux spatiaux lorsqu'ils se déplacent avec leurs moteurs éteints.

Réponse de Fantôme[gourou]
quand le corps n'a plus de poids. que ce soit dans l'espace ou en chute libre, le corps est en apesanteur.

Réponse de Komerrsant[gourou]
Le poids est la force avec laquelle un corps agit sur n'importe quel support, ce qui signifie l'apesanteur, (selon ses propres mots) c'est l'état du corps lorsqu'il n'appuie pas sur le support. S'il n'y a pas assez d'informations dans WIKI, regardez

Réponse de Utilisateur supprimé[gourou]
L'apesanteur est un état dans lequel la force d'interaction d'un corps avec un support (poids corporel), résultant de l'attraction gravitationnelle, de l'action d'autres forces de masse, en particulier la force d'inertie qui apparaît lors du mouvement accéléré d'un corps, est absent. Parfois, vous entendez un autre nom pour cet effet – microgravité – mais ce nom est incorrect ! ! - la gravité (force d'attraction) reste la même.
Bien souvent, la disparition du poids est confondue avec la disparition de l’attraction gravitationnelle. C'est faux. Un exemple est la situation à la Station spatiale internationale (ISS). À une altitude de 350 kilomètres (l'altitude de la station), l'accélération de la gravité est de 8,8 m/s², soit seulement 10 % de moins qu'à la surface de la Terre. L'état d'apesanteur sur l'ISS se produit en raison d'un mouvement sur une orbite circulaire à la première vitesse de fuite.
Sur Terre, à des fins expérimentales, un état d'apesanteur de courte durée (jusqu'à 40 s) est créé lorsqu'un avion vole le long d'un plan parabolique (et en fait balistique, c'est-à-dire celui le long duquel l'avion volerait sous le influence de la seule force de gravité ; cette trajectoire n'est une parabole que si, à faibles vitesses, c'est une trajectoire d'ellipse, de cercle ou d'hyperbole. L'état d'apesanteur peut être ressenti au moment initial de la chute libre d'un corps dans l'atmosphère, lorsque la résistance de l'air est encore faible.
Pour comprendre l’essence de l’apesanteur, vous pouvez considérer un avion volant selon une trajectoire balistique. Ceux-ci sont utilisés pour former des astronautes en Russie et aux États-Unis. Dans le cockpit, un poids est suspendu à une corde, qui tire généralement la corde vers le bas (si l'avion est au repos ou se déplace uniformément et en ligne droite). Lorsque le fil sur lequel est suspendue la balle n'est pas tendu, un état d'apesanteur se produit. Ainsi, le pilote doit contrôler l'avion pour que la balle pende en l'air et que le fil ne soit pas tendu. Pour obtenir cet effet, l’avion doit avoir une accélération constante vers le bas g. Ainsi, on peut dire que l'avion « tombe » avec la balle, la ficelle, le pilote et les astronautes.
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Le poids et sa perception
L'apesanteur est l'état du corps lorsqu'il est sous l'influence uniquement de forces de masse. Par exemple, sous l’influence de la seule gravité. Le mouvement sous l’influence de la seule gravité est également appelé chute libre.
Si, en plus des forces de masse, des forces de surface agissent sur le corps, par exemple la réaction du support, un état de pesanteur apparaît.
Le poids corporel est la force avec laquelle le corps agit sur un support ou une suspension.
Ce que les gens perçoivent comme du poids n'est qu'une conséquence de la réaction du support ou de l'environnement sur leur corps.
La force agissant sur les différentes parties d’un corps situées sur Terre n’est pas la même. Si nous divisons conditionnellement le corps en couches horizontales, alors nous pouvons imaginer que chaque couche, en plus de la réaction du support sous-jacent, sera également affectée par la pression des couches situées au-dessus. Une personne ressent une différence de pression similaire à celle de son poids.
Un corps placé dans un conteneur hermétiquement fermé subit un état d'apesanteur lors d'expériences de chute libre (par exemple, lâché d'une haute tour). Cela se produit parce que l'accélération du conteneur, de l'air enfermé à l'intérieur et de toutes les parties du corps lui-même, provoquée par l'influence de la gravité, est la même, la réaction d'appui et le gradient de pression sont absents (dans le cas d'une chute libre d'un corps à l'extérieur du conteneur, cela n'est pas tout à fait vrai, à l'exception de la force de gravité sur lui (la réaction de l'environnement extérieur agit également - la force de résistance de l'air).

Chacun de nous a probablement ressenti un sentiment d’apesanteur dans sa vie. Voyons ce qu'est l'apesanteur, comment elle est obtenue et où vous pouvez la ressentir.

En répondant à la question de savoir ce qu'est l'apesanteur, beaucoup se souviendront de la force de gravité et de la possibilité de voler librement, de marcher au plafond, d'objets volants et d'astronautes qui ressentent le plus souvent cette sensation.

Pour aborder le concept d'apesanteur, je propose d'aborder la partie scientifique de la problématique et le phénomène physique. Sur la planète Terre, les objets et les êtres vivants possèdent une force d’attraction (gravité). Ainsi, si un objet bouge ou est au repos, la gravité de l'objet exerce une pression sur la surface.

L'apesanteur est un état du corps dans lequel la force d'interaction avec la surface est considérablement faible et il n'y a aucune pression les uns sur les autres. Souvent, lors de la définition de l’apesanteur, le concept de gravité ou de microgravité est utilisé.

Faits intéressants sur l'apesanteur et la gravité

Que savons-nous, vous et moi, de l’apesanteur, comment caractériser ce phénomène ?

Désagrément.

Actuellement, le phénomène de l'apesanteur est pleinement étudié et ne soulève pas beaucoup de questions. Avant le vol, les astronautes passent une longue période de temps à préparer leur corps à l'apesanteur, et malgré cela, le manque de gravité soumet le corps à un stress important.

La principale perturbation du phénomène d'apesanteur est observée dans les changements de pression des fluides dans le corps, en particulier du sang. De plus, il n'y a pas de charge habituelle sur le système musculo-squelettique, ce qui provoque une gêne. Après qu'un astronaute soit amené à la station spatiale, son corps traverse une période d'adaptation pendant un certain temps, malgré plusieurs mois de préparation avant le vol.

L'effet de l'apesanteur sur le corps

En règle générale, la période d'adaptation du corps se déroule sur 7 à 10 jours. En conséquence, en raison du manque de gravité, les astronautes perdent du poids, leurs performances diminuent et la fatigue globale du corps augmente. Le rapport des éléments dans les tissus peut également changer. Après un long séjour dans l'espace, une personne peut prendre plusieurs centimètres en raison de l'apesanteur. En conséquence, des nerfs pincés peuvent survenir et diverses douleurs musculaires et articulaires peuvent apparaître.

Nutrition.

Aujourd’hui, les astronautes ont une alimentation très variée. Le régime est constitué de produits lyophilisés conditionnés dans des tubes en aluminium. Presque tous les aliments se présentent sous forme de purées. L'alimentation et les contenants sont pensés de manière à éviter les miettes et leur contact avec les yeux. Les biscuits sont petits pour ne pas mordre et le dessus est recouvert d'une coquille.

Façons d'éprouver la sensation d'apesanteur en théorie et en pratique

La sensation d'apesanteur peut être pleinement ressentie dans l'espace, mais pour cela, il faut choisir ce métier et s'y préparer pendant de nombreuses années. Cependant, la sensation d’apesanteur peut également être ressentie sur Terre, bien qu’insignifiante.

Sur Terre, l’apesanteur peut être simulée de la manière suivante. À des fins expérimentales et à des fins d'entraînement, l'astronaute a été créé en état d'apesanteur pendant 40 secondes maximum à l'aide d'un avion spécial exposé uniquement à la force de gravité. La trajectoire de l'avion suit une parabole. De telles sensations peuvent désormais être vécues sur des simulateurs spéciaux et dans les parcs d'attractions. L'essence est que la hauteur est brusquement gagnée puis diminuée tout aussi brusquement, provoquant une sensation de chute libre, d'apesanteur.

On éprouve des sensations similaires sur les vols de l'aviation civile pendant la période d'atterrissage, ainsi qu'en voiture, avec un brusque changement de mouvement de haut en bas.

De plus, des sensations similaires peuvent être obtenues en sautant sur un trampoline, tout en étant dans les airs du saut juste avant de tomber, dans des ascenseurs modernes à grande vitesse avec un arrêt brusque à un étage élevé.

Il existe désormais des simulateurs d'apesanteur spéciaux dans lesquels vous pourrez ressentir cette sensation à bord d'un avion IL-76 spécialement équipé pour ces besoins. Il s'agit d'un laboratoire spécial conçu pour tester les surcharges, y compris par les astronautes avant les vols spatiaux. Pendant le vol, l'altitude augmente fortement et à une altitude de 8 à 9 km, le pilote coupe la puissance des moteurs, permettant ainsi à l'avion de se déplacer par inertie. Juste au moment où la force de gravité devient égale à la force d’inertie, l’apesanteur est atteinte. Pendant le vol, le groupe éprouve plusieurs sensations d'apesanteur à bord de l'avion. Le coût d'un tel vol est individuel et peut être combiné avec une excursion, des repas spatiaux et bien plus encore.

Conclusion

Le phénomène d'apesanteur peut être ressenti principalement dans l'espace, mais nous le vivons aussi périodiquement dans un avion, dans une attraction, dans un ascenseur et même sur un trampoline, même si cela ne dure littéralement que quelques secondes.