Перевантаження і невагомість

Вага космонавта Р за третім законом Ньютона дорівнює за величиною силі реакції N. тому

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.
«Я відчув, - згадував Гагарін, - якась непереборна сила все більше і більше вдавлює мене в крісло. І хоча воно було розташоване так, щоб до межі скоротити вплив величезної ваги, навалюється на моє тіло, було важко поворухнути рукою і ногою. »
При перевантаженні не тільки все тіло починає тиснути сильніше на опору, а й окремі частини цього тіла починають сильніше тиснути один на одного. У людини в стані перевантаження утруднюється дихання. погіршується серцева діяльність, відбувається перерозподіл крові, її приплив або відплив до голови і т. д. Тому переносити значні перевантаження можуть тільки добре треновані люди.
Кількісно перевантаження характеризують відношенням а / g. яке позначають буквою n і називають коефіцієнтом перевантаження. При n-кратної перевантаження, т е. Коли а = ng. вага людини (і будь-якого іншого тіла) збільшується в (1 + n) раз.
Чим менше час дії перевантаження, тим більшу перевантаження здатний витримати людина. Так, встановлено, що людина, перебуваючи у вертикальному положенні, досить добре переносить перевантаження від 8g за 3 с до 5g за 12-15 с. При миттєвому дії, коли вони тривають менше 0,1 с, людина здатна переносити двадцятикратним і навіть великі перевантаження.
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

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.
У стані невагомості все тіла і їх окремі частини перестають тиснути один на одного. Космонавт при цьому перестає відчувати власну вагу; предмет, випущений з його пальців, нікуди не падає; маятник завмирає в відхиленому положенні; зникає різниця між підлогою та стелею. Всі ці явища пояснюються тим, що гравітаційне поле повідомляє всім тілам в космічному кораблі один і той же прискорення. Саме тому випущений космонавтом предмет (без повідомлення йому швидкості) нікуди не падає: адже він не може ні «наздогнати» якусь стінку кабіни, ні «відстати» від неї; всі вони - і предмети і стіни - рухаються з однаковим прискоренням.
Поряд з цим невагомість в умовах орбітального польоту грає роль специфічного подразника, що діє на організм че¬ловека. Вона робить істотний вплив на багато його функції: слабшають м'язи і кістки, організм зневоднюється і т. Д. Однак все ця зміни, викликані невагомістю, оборотні. За допомогою лікувальної фізкультури. а також лікарських препаратів нормальні функції організму можуть бути знову відновлені.
У стані невагомості може перебувати не тільки космонавт в орбітальної космічної станції, а й будь-який вільно падаюче (без обертання) тіло. Щоб випробувати цей стан, досить зробити простий стрибок: між моментом відриву від Землі і моментом приземлення ви будете невагомі!
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.

1. Що таке перевантаження? Коли вона настає?
2. Що називають коефіцієнтом перевантаження?
3. У скільки разів збільшується вага тіла при n-кратної перевантаження? Чому?
4. Які сили діють на космонавта в стартує ракеті? Як вони спрямовані? Яка з них більше? Зробіть відповідний малюнок.
5. Що таке невагомість? Коли вона виникає?
6. Як невагомість впливає на організм людини?

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.