Ką iš tikrųjų reiškia „nulinė gravitacija“?
Trumpas atsakymas: „Nulinė gravitacija“ paprastai reiškia nesvarumą. Tai apibūdinama būsena, kai jūs ir jūsų aplinka krentate kartu, todėl nejaučiate savo svorio, kaip astronautai, plūduriuojantys orbitoje (dažnai vadinama mikrogravitacija).
Ką tai reiškia?
Gravitacija yra jėga, traukianti objektus vieną prie kito. Ji vis dar stipri šalia Žemės ir kosmose. „Nulinė gravitacija“ nereiškia, kad gravitacijos nebėra.
Tai reiškia, kad jūs krentate laisvai. Laisvo kritimo metu jūs ir jūsų transporto priemonė krentate tuo pačiu greičiu. Dėl to jūs plūduriuojate transporto priemonės viduje.
Mažos likusios jėgos (pvz., oro pasipriešinimas ar maži stūmimai) sukelia tik nedidelį judėjimą, todėl mokslininkai tai vadina mikrogravitacija. Plūduriavimo pojūtis trunka tol, kol viskas krenta kartu tuo pačiu greičiu ir kryptimi.
Mokslinis paaiškinimas
Įvardyti dėsniai / principai: Idėjos pavadinimas: laisvas kritimas ir tariamas nesvarumas, paaiškinamas Niutono visuotinės gravitacijos dėsniu ir Niutono judėjimo dėsniais.
Gravitacija vis tiek traukia jus ir erdvėlaivį. Kai abu krenta kartu veikiami tos pačios gravitacijos, nėra jokios jus stumiančios atramos jėgos. Atraminė jėga yra tai, ką mes paprastai vadiname „svoriu“.
Be šios atramos jėgos jaučiatės nesvarūs. Orbitoje erdvėlaivis juda į šoną pakankamai greitai, kad jo trajektorija išlinktų aplink Žemę. Erdvėlaivis ir viskas, kas jame yra, nuolat krenta Žemės link, bet vis jos nepataiko.
Šis nuolatinis laisvas kritimas sukuria ilgalaikį nesvarumą, vadinamą mikrogravitacija. Lieka nedideli liekamieji pagreičiai. Jie atsiranda dėl nedidelių gravitacijos svyravimų erdvėlaivyje (potvynio jėgos), nedidelio atmosferos pasipriešinimo ir astronautų ar įrangos judėjimo.
Šios mažos jėgos priverčia objektus lėtai dreifuoti, o ne idealiai plūduriuoti.
Kaip mes tai žinome: Inžinieriai ir mokslininkai naudoja kritimo bokštus, parabolinius lėktuvų skrydžius ir orbitines stotis, kad sukurtų ir išmatuotų laisvo kritimo sąlygas. Orbitiniuose erdvėlaiviuose esantys astronautai praneša apie plūduriavimą, o prietaisai tuo metu matuoja mažus pagreičius . Paraboliniai skrydžiai ir kritimo iš bokšto bandymai atkuria trumpus nesvarumo periodus eksperimentams ir mokymams .
Kasdieniai pavyzdžiai
- Astronautai sklando Tarptautinės kosminės stoties viduje, jai skriejant aplink Žemę.
- Trumpi nesvarumo periodai parabolinių lėktuvų skrydžiuose, naudojamuose astronautų mokymui.
- Krintančio bokšto eksperimentai, leidžiantys mokslininkams kelias sekundes išbandyti prietaisus laisvo kritimo metu.
- Trumpas „oro laikas“, kurį jaučiate amerikietiškuose kalneliuose, kai greitai leidžiatės žemyn.
Praktinis bandymas
Plaukiojantis kamuoliukas krintančioje dėžėje
Sauga: Suaugusiųjų priežiūra; numeskite iš mažo aukščio ant minkštos pagalvėlės. Nenaudokite sunkių dėžių ar kietų grindų.
Priemonės
- maža kartoninė dėžutė
- minkštas putplasčio kamuoliukas arba zefyras
- pagalvėlė arba pagalvė
Žingsniai
- Įdėkite putplasčio kamuoliuką į tuščią kartoninę dėžę.
- Laikykite dėžę maždaug 30–60 cm (1–2 pėdų) aukštyje virš pagalvėlės, suaugusiajam padedant.
- Paleiskite dėžę, kad ji kristų tiesiai ant pagalvėlės, ir pagaukite ją iškart po to, kai ji nusileidžia.
- Stebėkite kamuoliuką, kol dėžė krenta. Pakartokite, šiek tiek keisdami kritimo aukštį. Ką tai rodo: Kol dėžė ir kamuoliukas trumpam krenta kartu, atrodo, kad kamuoliukas kybo, nes jis laisvai krenta kartu su dėže.
Svarbūs žodžiai
- Nulinė gravitacija: Atsitiktinis terminas, reiškiantis nesvarumą arba laisvą kritimą.
- Laisvas kritimas: Kai kažkas juda tik veikiamas gravitacijos, be jokios atramos jėgos.
- Mikrogravitacija: Labai maži liekamieji pagreičiai, jaučiami laisvo kritimo metu; naudojami ilgalaikėms nesvarumo sąlygoms.
- Gravitacija: Jėga, kuri traukia objektus vieną prie kito, kaip Žemė traukia jus žemyn.
Trumpi klausimai
Ar erdvėje nėra gravitacijos?
Ne. Gravitacija vis dar veikia erdvėje; orbitiniai objektai tiesiog krenta aplink planetą.
Ar astronautai kybo, nes nėra nei pakilimo, nei nuleidimo?
Jie kybo, nes jie ir jų erdvėlaiviai krenta kartu; pakilimas ir nuleidimas vis dar egzistuoja erdvėlaivio atžvilgiu.
Ar galime priversti žmones išlikti nesvarius Žemėje?
Tik trumpą laiką, naudodami parabolinius skrydžius, desantinius bokštus ar specialius įrenginius, kurie imituoja laisvą kritimą .