Перевантаження і невагомість - студопедія

Після включення ракетного двигуна, коли ракета-носій починає розганятися, на людину масою m в космічному кораблі будуть діяти дві сили: сила тяжіння mg і сила реакції опори N. Оскільки прискорення ракети а направлено вгору, то переважної виявляється сила реакції опори: N> mg. Їх рівнодіюча F = N-mg за другим законом Ньютона дорівнює добутку маси на прискорення: N-mg = ma, звідки N = ma + mg.

Вага космонавта Р за третім законом Ньютона дорівнює за величиною силі реакції N. тому P = mg + ma = m (g + a). До старту ракети вага космонавта дорівнював силі тяжіння mg. Тепер, як це видно з останнього рівності, його вага збільшилася, перевищивши силу тяжіння на величину mа. Стан тіла, при якому його вага перевищує силу тяжіння, називають перевантаженням.

Після виключення двигунів, коли космічний корабель виходить на орбіту навколо Землі, його прискорення, як ми знаємо, стає рівним прискоренню вільного падіння: а = g. Точно таке ж прискорення буде і у космонавта, що знаходиться всередині корабля. Це прискорення направлено вниз, до центру Землі, і тому тепер з двох сил N і mg. діючих на космонавта, переважаючою виявляється сила тяжіння. Їх рівнодіюча F = mg-N з другим законом Ньютона дорівнює добутку маси на прискорення космонавта, тобто Тg. Тому mg-N = mg. звідки N = 0. Це означає, що опора ніяк не реагує на присутність космонавта. За третім законом Ньютона таке можливо лише в тому випадку, якщо і сам космонавт не робить ніякого впливу на свою опору, т. Е. Його вага дорівнює нулю. Стан тіла, при якому його вага дорівнює нулю, називається невагомістю.

Слід пам'ятати, що невагомість означає відсутність ваги, а не маси. Маса тіла, що знаходиться в стані невагомості, залишається такою ж, якою й була.

Готуючи космонавтів до космічного польоту, стан невагомості моделюють в спеціальних літаках-лабораторіях. Для відтворення на літаку стану невагомості треба перевести літак в режим набору висоти по параболічної траєкторії з прискоренням, рівним прискоренню вільного падіння. Поки літак буде рухатися по висхідній, а потім по низхідній частині параболи, пасажири в ньому будуть невагомі.

Центрифуга використовується для розділення сумішей (крові на франкції). Ботаніки вирощують рослини на підставці, що обертається. Виявляється, що рослини відчувають цю сумарну силу (їх коріння ростуть в напрямку сумарною сили).