無重力に関する興味深い事実。石油とガスに関する大百科事典

無重力とは何ですか？フローティングカップ、天井の上を飛んだり歩いたり、最も巨大な物体さえも簡単に動かすことができる - これがこの物理的概念のロマンチックなアイデアです。

宇宙飛行士に無重力状態とは何かと尋ねると、ステーションに滞在して最初の 1 週間がどれほど困難であるか、帰還後に重力条件に慣れて回復するのにどれくらい時間がかかるかを教えてくれるでしょう。物理学者はおそらく、そのようなニュアンスを省略し、数式と数値を使用して数学的精度で概念を明らかにするでしょう。

意味

問題の科学的本質を明らかにすることから、この現象を知りましょう。物理学者は、無重力を、物体が動いたり、動いたりするときの状態として定義します。外力、それに作用しても、粒子がお互いに相互圧力を引き起こすことはありません。後者は、物体が移動または静止しているときに常に地球上で発生します。重力と、物体が位置する表面の反対方向の反応によって押されます。

この規則の例外は、重力が身体に与える速度で落下する場合です。このようなプロセスでは、粒子間の圧力はなくなり、無重力状態が現れます。物理学によれば、宇宙船や時には飛行機で起こる状態も同じ原理に基づいているそうです。これらの装置が任意の方向に一定の速度で移動し、自由落下状態にある場合、無重力状態が現れます。人工衛星、または打ち上げロケットを使用して軌道に運ばれる人工衛星。これにより一定の速度が得られ、その速度はデバイスが自身のエンジンを停止した後も維持されます。この場合、船は重力の影響下でのみ動き始め、無重力状態が発生します。

自宅で

宇宙飛行士への飛行の影響はそれだけにとどまりません。地球に帰還した後は、しばらくの間重力に適応しなければなりません。飛行を終えた宇宙飛行士にとって無重力状態とは何でしょうか? まず第一に、それは習慣です。意識はしばらくの間、依然として重力の存在という事実を受け入れることを拒否します。その結果、宇宙飛行士がテーブルの上にカップを置かずに放っておいて、床で皿が割れる音を聞いて初めて間違いに気づいたというケースがよくある。

栄養

有人飛行の主催者にとって、困難であると同時に興味深い課題の1つは、無重力状態の影響下で身体が容易に消化できる食べ物を便利な形で宇宙飛行士に提供することです。最初の実験は乗組員の間であまり熱意を呼び起こしませんでした。これに関する典型的な事例は、アメリカの宇宙飛行士ジョン・ヤングが、厳格な禁止に反してサンドイッチを機内に持ち込んだが、規定にさらに違反しないようにサンドイッチを食べなかったときである。

今日、多様性には何の問題もありません。ロシアの宇宙飛行士が利用できる料理のリストには250品目が含まれている。ステーションに向けて出発する貨物船が、乗組員の 1 人が注文した新鮮な食事を配達することがあります。

食事の基本はすべての液体料理、飲み物、ピューレはアルミチューブにパッケージされています。製品の包装や包装は、無重力状態で浮遊し、人の目に入る可能性のある破片の出現を避けるように設計されています。たとえば、クッキーは非常に小さく作られ、口の中でとろける殻で覆われています。

馴染みのある環境

ISS のようなステーションでは、地球上でおなじみの人々にあらゆる状況を提供しようとしています。これと郷土料理メニューには、本体の機能と機器の通常の動作の両方に必要な空気の動き、さらには床と天井の指定も含まれます。むしろ後者には心理的な意味があります。無重力状態の宇宙飛行士はどの姿勢で作業するかを気にしませんが、条件付きの床と天井を割り当てることで、方向を失うリスクが軽減され、より迅速な適応が促進されます。

無重力は、誰もが宇宙飛行士として認められるわけではない理由の 1 つです。ステーション到着時および地球帰還後の適応は、順応に匹敵し、数倍強化されます。健康状態の悪い人はそのような負荷に耐えられない可能性があります。

無重力状態については誰もが聞いたことがあるでしょう。この言葉を聞くと、私たちは宇宙ステーション内を自由に漂う宇宙飛行士を想像します。一見単純な質問に答えてみましょう: この無重力とは何ですか?
WEIGHTNESS、つまり体に重さがありません。つまり、無重力とは何かを正しく理解するには、体重とは何かを明確に理解する必要があります。

重さ- 重力の場で生じる、落下を防ぐためにサポート（またはサスペンションまたは他の種類の固定具）に作用する身体の力。次の式で決定されます。

P = mg、どこ：

R- 体重、 メートル- 体重、g - 自由落下加速度。

重量の値は重力加速度に比例します。重力加速度は地表からの高さとその回転によって決まります。地理的座標測定ポイント。

システムが移動すると、物体は加速度を伴う慣性基準系に対するサポート (またはサスペンション) になります。あ重量は、この物体に作用する重力と一致しなくなります。

P = m(g - a)

地球の自転の結果、緯度方向に重量が減少し、赤道では極よりも約 0.3% 減少します。

また、ニュートンの第 3 法則によれば、物体がサポート (サスペンション) に作用するだけでなく、サポート (サスペンション) もまた、と呼ばれる力で物体に作用することに注意してください。 サポート（サスペンション）の反力。 この力は数値的には体の重量に等しく、重力の作用とは逆方向に作用します。このとき、大きさが等しく方向が反対の 2 つの力が物体に作用します。つまり、それらの合力はゼロです。これは、物体が静止しているか、均一かつ直線的に動いていることを意味します。

これは、無重力（体重が足りない）とは、次のような状態であることを意味します。不在物体とサポート (またはサスペンション) との相互作用の力。重力、他の質量力の作用に関連して発生します。特に、物体の衝突時に発生する慣性力です。加速された動き身体。

次に、本体とそのサポートの両方が重力の場に落ちた場合に何が起こるかを考えてみましょう。すると、サポートとボディは同じ速度で移動するため、ボディはその質量でこのサポートを押すことはありません、つまり、サポートに作用することはありません。つまり、体の重さ（サポートに作用する力）です。ゼロに等しい。これは実際のどこで観察できますか? エレベーターかごがケーブルから引き裂かれ、シャフトから自由に落下するところを想像してみましょう。キャビンと乗客は同じ加速度で移動します g = 9.8 メートル/秒 2。そうすれば、乗客はエレベーターの床に影響を与えなくなり、無重力状態を経験することになります。そうすれば、彼はエレベーターキャビンの空間を自由に浮くことができるようになります。当然のことながら、この実験は通常、被験者の死につながります。しかし、もっと一般的な状況があります。エレベーターが下り始めたばかりのとき（つまり、加速して通常の速度に戻ったとき）、体はまだその速度に達しておらず、床をほとんど押していません。つまり、重さはほとんどありません。そして、エレベーターが加速して均等に動くと、あなたもエレベーターと一緒に均等に動くことになるので、いつものように体を支え（エレベーターの床）に押し付けることになり、無重力状態にはなりません。

地球の周りを周回する宇宙船での飛行は、地球に向かって継続的に落下することに他なりません。単純に言うと、このデバイスは非常に高速 (約 8 km/秒) で軌道上を移動し、地球 (垂直) に落下しますが、その球形のおかげで水平方向にかなりの距離を移動することができます。地球、その表面までの距離は減少しません。体は落ちずに落ちます。パラドックス？現実！

つまり、宇宙船のキャビンは、ケーブルから落ちたエレベーターと同じなのです。そしてその中のすべての体は無重力状態を経験します。これらは宇宙船のキャビン内を自由に浮遊し、いくつかの興味深い効果が発生します。これについては、次の投稿のいずれかで説明します。

地球上で宇宙飛行士を訓練するには、一時的に無重力状態を作り出すことができます。特別な飛行機は双曲線軌道に沿って急降下します。つまり、実際には加速度 g で落下し、機内の人々も同じ加速度で落下します。つまり、無重力状態になります。このようにして、約 1 分間無重力状態を作り出すことができ、その後飛行機は急降下から上昇し、再び急降下し、すべてが再び繰り返されます。したがって、地球上に無重力状態を作り出すことができます。

それを理解することが非常に重要です重さそして重さ厳密に言えば、物体は同じものではありませんが、日常生活では物体の質量について話すときに「重量」という概念がよく使用されます。体重の定義はすでに上で与えられています。そして、物体の質量は、その慣性、つまり、その状態を変更しようとする他の物体にさらされたときに、その静止状態または均一な直線運動を維持する能力の尺度です。物体の相互作用は、力などの量によって特徴付けられます。身体に力が加わったとき F、彼は加速度を与えられますあ、体重に応じて メートル:

a = F/m。

体の質量が大きくなると加速度が小さくなることがわかります。 , 同じ大きさの力が彼に与えた。これを最初に地球上でテストし、次に宇宙船上 (無重力環境) でテストしてみると、このルールがどちらの場合にも当てはまることがわかります。 つまり、体重と体重は同じではありません。体重は消えるかもしれませんが、体重は常に同じままです。確かに、相対論的力学では物体の質量は変化する（無限大に増加する）可能性がありますが、これはまったく別の話であり、いずれはそれも考察の対象となるでしょう。

それでは、またお会いしましょう。「マルチブック」はすべての人に与えられるわけではなく、最も好奇心旺盛な人にのみ与えられるため、最後まで読んでくださったみなさんに感謝します。

無重力とは何ですか?という質問に対して。どのような条件で発生しますか？著者から与えられた マーティ・レイ・カ最良の答えは無重力とは、重力のみが作用し、外部重力場がシステムのある部分から別の部分に圧力を加えたり、変形を引き起こさないときの物体の状態です。無重力状態では、生体の代謝や血液循環が多少変化します。無重力状態は、物体が自由落下している場合や、宇宙船内でエンジンが停止された状態で移動している場合に発生します。

からの返信 ファントム[教祖]
体に重みがないとき。宇宙でも自由落下でも、体は無重力状態になります。

からの返信 コメルサント[教祖]
重量とは、体がサポートに作用する力であり、無重力を意味します。これは、（独自の言葉で言えば）サポートを圧迫していないときの体の状態です。 WIKIに十分な情報がない場合は、

からの返信 ユーザーが削除されました[教祖]
無重力とは、重力、他の質量力の作用、特に物体の加速運動中に生じる慣性力に関連して生じる物体と支持体との相互作用の力（体重）が、は不在です。時々、この効果の別名「微小重力」を耳にすることがありますが、この名前は間違っています。！ - 重力（引力）は変わりません。
非常に多くの場合、重量の消失は重力の消失と混同されます。これは間違いです。一例は、国際宇宙ステーション（ISS）の状況です。高度 350 キロメートル (ステーションの高度) では、重力加速度は 8.8 m/s² で、これは地表よりもわずか 10% 小さいだけです。 ISS 上の無重力状態は、第一脱出速度で円軌道を移動することにより発生します。
地球上では、実験目的で、航空機が放物線面 (実際には弾道面、つまり航空機が天体の下を飛行するときの弾道面) に沿って飛行するときに、短期間の無重力状態 (最長 40 秒) が作成されます。重力のみの影響により、この軌道は低速の場合にのみ放物線になります。衛星の場合、軌道は楕円、円、または双曲線になります。無重力状態は、空気抵抗がまだ小さい、大気中で物体が自由落下する最初の瞬間に感じることができます。
無重力の本質を理解するには、弾道軌道に沿って飛行する飛行機を考えてみましょう。これらはロシアと米国で宇宙飛行士を訓練するために使用されています。コックピットでは、重りが紐から吊り下げられており、通常、紐が下に引っ張られます (飛行機が停止しているか、均一に直線的に移動している場合)。ボールがぶら下がっている糸が張っていないと、無重力状態が発生します。したがって、パイロットはボールが空中にぶら下がり、糸が張らないように飛行機を制御する必要があります。この効果を達成するには、飛行機は一定の下向き加速度 g を持たなければなりません。したがって、飛行機はボール、紐、パイロット、宇宙飛行士とともに「落下」すると言えます。
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重さとその認識
無重力とは、質量力のみの影響下にあるときの身体の状態です。たとえば、重力のみの影響下で。重力のみの影響による動きは自由落下とも呼ばれます。
質量力に加えて、支持の反作用などの表面力が身体に作用すると、重さの状態が生じます。
体重は、体がサポートまたはサスペンションに作用する力です。
人が体重として認識するものは、体に対するサポートや環境の反応の結果にすぎません。
地球上の物体のさまざまな部分に作用する力は同じではありません。条件付きで身体を水平の層に分割すると、各層は、下にあるサポートの反応に加えて、上に位置する層からの圧力の影響も受けることが想像できます。人は体重と同じような圧力差を感じます。
自由落下実験中に密封された容器内に置かれた遺体（例えば、から落下した場合）高い塔）無重力状態を経験します。これは、重力の影響による容器、容器内に閉じ込められた空気、および身体自体のすべての部分の加速度が同じであり、支持反作用と圧力勾配が存在しないために起こります（自由落下の場合）。容器の外の物体の場合、これは完全に真実ではありませんが、それに加わる重力、外部環境の反応、つまり空気抵抗の力も作用します。

無重力- 地球 (またはその他の天体) の重力場内で、重力のみの影響下で自由に移動する物質体が存在する状態。区別します。 H. 状態の特徴は、H. 中に外力が体の粒子に作用することです。力（重力）は、物体の粒子間に相互圧力を引き起こしません。

物体が水平面上の地球の重力場に静止しているとき、物体は重力とそれに数値的に等しいが反対方向の力、つまり平面の反作用によって作用されます。その結果、体内に内液が発生します。身体粒子の相互圧力の形での力。

人間の体はそのような内部を認識します。努力は彼にとって慣れ親しんだ重みの状態である。これらの内部のものが表示されます。飛行機の反力による力。

反力は表面力、つまり物体の表面のある部分に直接作用する力です。この力の作用は、隣接する粒子からの圧力によって物体の他の粒子に伝わり、それに対応する内部力が物体に発生します。努力。同様の内部力は、牽引力、環境抵抗力など、他の表面力が物体に作用するときに発生します。表面力が数値的に大きい場合、内部力もそれに応じて大きくなります。これは過負荷現象を引き起こし、たとえばロケットの打ち上げ中に発生します。

たとえば、スペース飛ぶ。適切な始まりを受け取った装置（または衛星）とその中にあるすべての物体。速度は、重力の影響下で、自由軌道と同様にほぼ同じ加速度で軌道に沿って移動し、物体自体も粒子も相互に圧力をかけません。つまり、状態 H にあります。キャビンまで飛んでいきます。装置を使用すると、その中にある身体はどこにでも静止したままにすることができます（空間に自由に「ぶら下がる」）。

N の下では重力が物体のすべての粒子に作用しますが、外力は存在しません。表面力。粒子間に相互圧力を引き起こす可能性があります。内部的にはご注意ください外力によって引き起こされたものではない、別の性質の努力。影響を与える、たとえば人体の分子力、温度、筋力も H で発生する可能性があります。

H. はさまざまな身体的影響を与える可能性があります。現象。

たとえば、容器に注がれた液体では、分子間相互作用の力は、重量によって生じる圧力に比べて「地上」条件下では小さいですが、メニスカスの形状に影響を与えるだけです。 H の場合、これらの力の作用により、密閉容器内に置かれた湿潤液は容器の壁全体に均一に分布し、空気があれば容器の中央部分を占めます。非湿性液体は容器内でボールの形をします。容器から注がれた液体の滴もボールに引き込まれます。

それは非常に長い間続くとも考えられます。軌道上 (地球近傍) または惑星間ステーションでの飛行は、芸術を生み出すことができます。

「重力」。たとえば、中心を中心に回転するキャビン内の作業エリアを配置します。駅の一部。このキャビン内のボディは、キャビンの側面に押し付けられ、そのエッジが「床」の役割を果たし、その「床」がボディに与える反応がアートを生み出します。「重さ」。

無重力

国際宇宙ステーションに搭乗する宇宙飛行士

地球上 (左) と無重力環境 (右) でキャンドルを燃やす無重力 - 重力、他の質量力の作用、特に物体の加速運動中に生じる慣性力に関連して生じる、物体と支持体 (体重) との間の相互作用の力が生じている状態。不在。時々、この効果の別の名前を聞くことがあります -微小重力

。この名前は、地球近傍飛行では正しくありません。重力（引力）は変わりません。しかし、天体から遠く離れたところを飛行するとき、その重力の影響が無視できるとき、実際には微小重力が発生します。無重力の本質を理解するには、弾道軌道に沿って飛行する飛行機を考えてみましょう。このような方法は、ロシアと米国で宇宙飛行士を訓練するために使用されています。コックピットでは、重りが紐から吊り下げられており、通常、紐が下に引っ張られます (飛行機が停止しているか、均一に直線的に移動している場合)。ボールがぶら下がっている糸に張力がないと、無重力状態が発生します。したがって、パイロットはボールが空中にぶら下がり、紐が張らないように飛行機を制御する必要があります。この効果を達成するには、飛行機は一定の下向き加速度 g を持たなければなりません。言い換えれば、パイロットは重力加速度をゼロにします。次の操作を実行すると、このような過負荷が長時間 (最大 40 秒) 発生する可能性があります。特別なフィギュア曲技飛行（「空中での失敗」以外の名前はありません）。パイロットは次の場合に高度を急激に下げます。標準身長 11,000メートル飛行すると、必要な40秒間の「無重力状態」が得られます。胴体の内部には、将来の宇宙飛行士が訓練する特別な部屋があります。ソフトカバー身長を上げたり下げたりするときに怪我をしないように壁に貼り付けてください。民間航空便に乗って着陸すると、人は無重力状態に似た感覚を経験します。ただし、飛行の安全性と機体構造への負荷が大きいため、長い螺旋旋回を数回行うことで高度を下げます（飛行高度 11 km から進入高度約 1 ～ 2 km まで）。それらの。降下は数回のパスで実行され、その間に乗客は数秒間シートから持ち上げられているように感じます。（急な坂道を通るルートに慣れているドライバーにとっては、車が頂上から滑り落ち始めるときの同じ感覚によく似ている）航空機が短期間の無重力状態を作り出すために「ネステロフ・ループ」などの曲技飛行を行うという主張は神話にすぎません。訓練はわずかに改造された量産の旅客または貨物クラスの車両で行われますが、曲技飛行や同様の飛行モードは超臨界状態となり、空中で車両が破壊されたり、支持構造が急速に疲労破壊したりする可能性があります。

無重力環境における人間の活動と機器の操作の特殊性

宇宙船上の無重力状態では、多くの物理プロセス (対流、燃焼など) が地球上とは異なる方法で進行します。特に重力が存在しない場合、シャワー、トイレ、食品加熱システム、換気などのシステムの特別な設計が必要になります。停滞ゾーンの形成を避けるため、二酸化炭素そして、暖かい空気と冷たい空気の均一な混合を確実にするために、例えば ISS には多数のファン。飲食、個人の衛生状態、機器の使用、そして一般に日常の日常活動にもそれぞれ独自の特徴があり、宇宙飛行士は習慣と必要なスキルを身につける必要があります。

無重力で打ち上げられるように設計された液体推進ロケットエンジンの設計では、無重力の影響が必然的に考慮されます。タンク内の液体燃料コンポーネントは、他の液体とまったく同じように動作します (形式液体球体）。このため、届出をすることで、液体成分タンクから燃料ラインまでの接続が不可能になる可能性があります。この効果を補うには、次のように適用します。特別なデザインタンク（ガスおよび液体媒体分離器付き）、およびエンジン始動前の燃料沈降手順。この手順は、加速のために船の補助エンジンをオンにすることから構成されます。それらが生み出すわずかな加速により液体燃料がタンクの底に堆積し、そこから供給システムが燃料をラインに送り込みます。

無重力状態が人体に及ぼす影響

地球の重力状態から無重力状態への移行中（まず、地球から離れるとき）宇宙船軌道に投入されると）、ほとんどの宇宙飛行士は宇宙適応症候群と呼ばれる身体反応を経験します。

人が宇宙で長期間（数週間以上）過ごすと、重力の欠如により身体にマイナスの変化が生じ始めます。

無重力状態の最初の最も明白な結果は、筋肉の急速な萎縮です。筋肉は実際に人間の活動から遮断され、その結果、誰もが転倒します。身体的特徴体。さらに、筋肉組織の活動の急激な低下の結果、体の酸素消費量が減少し、その結果生じる過剰なヘモグロビンにより、それを合成する骨髄（ヘモグロビン）の活性が低下する可能性があります。

可動性が制限されると骨内のリン代謝が妨げられ、骨の強度が低下すると考える理由もあります。

重量と重力

非常に多くの場合、重量の消失は重力の消失と混同されます。これは間違いです。一例は、国際宇宙ステーション（ISS）の状況です。高度 350 キロメートル (ステーションの高度) では、重力加速度は 8.8/² で、これは地表よりもわずか 10% 小さいだけです。 ISS 上の無重力状態は「重力の欠如」によって生じるのではなく、第一脱出速度で円軌道を移動するため、つまり宇宙飛行士は常に 7.9 の速度で「前方に落下」しているように見えます。 km/秒。

地球上の無重力

地球上では、実験目的で、航空機が放物線面 (実際には弾道面、つまり航空機が天体の下を飛行するときの弾道面) に沿って飛行するときに、短期間の無重力状態 (最長 40 秒) が作成されます。重力のみの影響により、この軌道は低速の場合にのみ放物線になります。衛星の場合、軌道は楕円、円、または双曲線になります。無重力状態は、空気抵抗がまだ小さい、大気中で物体が自由落下する最初の瞬間に感じることができます。