Notre réunion d'aujourd'hui est consacrée à l'étonnante propriété de la matière - la gravité (gravité). La gravité de la Terre est si familière et naturelle que nous ne la remarquons pas. Mais que savons-nous de la gravité ?

Voyons comment cela se produit, de quoi cela dépend et comment cela se manifeste.

La gravité

Attraction mutuelle de tous les corps de l'Universétait ouvert. Cette attraction est appelée interaction gravitationnelle.

Il a également établi la dépendance de ces forces à l'égard de la masse des corps en interaction et de la distance qui les sépare.

Plus la masse des corps est grande, plus leur force d’attraction est grande. Mais avec l’augmentation de la distance, cela diminue.

Pour nous, terriens, la force gravitationnelle de notre planète est particulièrement importante. La force avec laquelle la Terre attire un corps vers elle est généralement appelée gravité.

Elle diminue avec l'éloignement de la surface terrestre et est toujours dirigée vers le centre de la terre. C'est Le globe attire les corps extérieurs comme un point matériel. Notre planète est légèrement aplatie aux pôles (environ 27 km) et la gravité en ces points est légèrement supérieure à la gravité à l'équateur ou à d'autres latitudes. En conséquence, la force de gravité au sommet de la montagne est légèrement inférieure à celle à son pied.

Le symbole F lourd est utilisé pour désigner cette force.

Poids corporel, apesanteur

Ainsi, la gravité est le résultat de l’interaction des corps avec la Terre. Mais dans la vie de tous les jours, nous utilisons souvent la notion de poids corporel. Découvrons quelle est cette valeur.

Pour ce faire, transportons-nous mentalement vers un ascenseur stationnaire. Le poids de ses passagers P sera égal à la force de gravité (P = F gravité). Dans un ascenseur qui monte avec l’accélération, la force de gravité est constante, mais le poids va commencer à augmenter. Cela se ressent comme une augmentation de la pression du support – le sol. L'ascenseur descend, ralentissant progressivement. La pression de soutien deviendra moindre, c'est-à-dire Lorsque la gravité reste la même, le poids diminue.

... Les traces laissées par les humains, les animaux ou les véhicules sur le sable mouillé ou la neige confirment précisément l'action de ces corps sur les appuis.

Le poids corporel est la force avec laquelle un corps immobile agit sur un support ou étire une suspension.

Il faut se rappeler que la gravité est appliquée au centre de l'objet et le poids est appliqué au support ou à la suspension.

Qu'arrive-t-il au poids du corps si le support ou la suspension disparaît ? Le corps commencera à tomber librement. Et comme la résistance à son mouvement ultérieur a disparu, le poids du corps deviendra nul. Pour les corps en chute libre, un état d’apesanteur se produit.

Un parachutiste volant en apesanteur avant l'ouverture du parachute, les visiteurs d'un tour de montagnes russes après avoir dépassé le point culminant et, en général, chaque saut vers le haut est quelques secondes d'apesanteur avant l'atterrissage.

Mais Pourquoi les astronautes font-ils l’expérience de l’apesanteur ? en orbite après avoir éteint les moteurs du vaisseau spatial ? En interaction avec la Terre, ces objets spatiaux ont tendance à tomber librement, mais leur vitesse horizontale est si élevée (environ 8 km/s) qu'ils ne peuvent pas tomber et voler sur leur orbite, décrivant tour après tour autour de la Terre.

L'influence de la force d'Archimède sur le poids corporel

Jusqu’à présent, nous avons considéré les manifestations de la gravité en considérant que l’interaction se déroule dans un environnement sans air. Comment la présence de gaz ou de liquide affectera-t-elle le poids corporel ?

La réponse à cette question a été donnée par l'un des fils les plus dignes de la Grèce antique - Archimède, 3 mille ans avant JC.

Le scientifique a fait valoir qu'à la suite de l'interaction d'un corps avec un milieu (liquide ou gaz), une force de flottabilité apparaît, dirigée verticalement vers le haut. Sa valeur numérique est égale au poids du fluide déplacé par le corps.

Le poids d'un corps dans un liquide ou un gaz est toujours inférieur au poids de ce corps dans le vide de la force de flottabilité.

Si l'objet est hermétiquement pressé contre le fond, la force d'Archimède n'apparaît pas.

Poids

Nous connaissons déjà la notion de poids. Parlons de masse :

• Initialement, la masse était comprise comme la quantité de substance contenue dans un corps.
• Puis son lien avec l’inertie s’est établi. Plus la masse est grande, plus le corps est inerte.
• Il détermine également les caractéristiques gravitationnelles du corps. Les corps plus massifs ont une plus grande force gravitationnelle.
• La masse d’un corps donné sera la même sur Terre, sur la Lune ou sur toute autre planète. Cela ne dépend pas de la latitude géographique.
• La lettre m est utilisée pour le désigner et se mesure en kg.

Le poids, comme toute force, se mesure en newtons (N). Il existe une formule reliant la masse corporelle et le poids :

ici g est l'accélération de la chute libre.

Chute libre

Des corps tombent étudié par le scientifique italien Galilée. Il a observé le mouvement des corps, les jetant depuis une très haute tour inclinée située dans la ville de Pise. D'après le nom de la ville, cette tour, haute de 55 m, était appelée la Tour Penchée de Pise.

Galilée a simultanément largué un boulet de canon pesant 80 kg et une petite boule de métal. Ils touchèrent le sol presque en même temps. Le scientifique a conclu que la seule raison de l'atterrissage non simultané des balles est la résistance de l'air.

La chute de corps dans un espace sans air uniquement sous l'influence de la gravité est appelée chute libre.

Dans des conditions terrestres, nous ne pouvons observer ce phénomène qu'approximativement. Parce que l'air atmosphérique est un obstacle à la chute libre d'un corps.

Avec ce mouvement, la vitesse de chute des corps augmente de 9,81 m/s chaque seconde.

C'est-à-dire l'accélération de la chute libre g = 9,81 m/ et ne change que légèrement avec les changements de latitude géographique du lieu. Dans les calculs, g = 10 m/s 2 est souvent pris.

Sur la Lune, où la force de gravité est 6 fois moindre, g = 1,6 m/s 2 .

Il existe actuellement une étude très active de la « planète rouge » - Mars. Sa masse est presque 10 fois inférieure à celle de notre planète natale. Il semblerait que le poids des corps devrait également diminuer de 10 fois. Cependant, le rayon de Mars est presque 2 fois plus petit que le rayon de la Terre, ce qui entraîne une augmentation de la gravité de près de 4 fois. En fin de compte, la force de gravité, ainsi que le poids du corps, ne représenteront que 1/3 de la gravité terrestre.

C’est exactement ainsi que vous pouvez connaître la gravité d’un corps sur n’importe quelle planète. Disons qu'un astronaute pesant 80 kg sur Terre pèsera 161,2 kg sur la planète géante Jupiter.

Moment de gravité

Tout le monde a centre de gravité. Si vous y suspendez mentalement un corps, il conservera sa position d’origine. Par exemple, le centre de gravité d’une balle est situé en son centre géométrique. Plus le centre de gravité est bas, plus la position du corps est stable. Par conséquent, un skieur dévalant une montagne s’accroupit légèrement. Ainsi, il déplace son centre de gravité vers le bas, augmentant ainsi sa stabilité.

« Familier » avec les lois de la physique et le célèbre jouet gobelet. Son centre de gravité est en bas, puisque le poids y est fixé. Et même une légère déviation de ce jouet sur le côté élève le centre de gravité. La gravité crée un couple qui rétablit la position verticale du corps.

Le moment de gravité est le produit de la force de gravité et du bras de cette force :

M= F cordon L=mgL,

Où
M - moment de gravité ;
L est l'épaule de cette force, c'est à dire la perpendiculaire entre la ligne d'application de la force et le centre de rotation.
L'unité de mesure du couple est 1 Nm.

Lorsque vous placez une cargaison dans une voiture ou sur un bateau, placez-la toujours aussi bas que possible. Cela garantit la stabilité et empêche le transport de marchandises de basculer.

Travail de gravité

Un corps en chute libre fonctionne-t-il ? Par exemple, une météorite qui nous est arrivée des profondeurs de l'espace, une pomme tombée d'une branche ou une cascade en cascade.

Lors de tout changement vertical de la position du corps, son centre de gravité s'abaisse ou s'élève. La force de gravité fonctionne

où mg = F lourd.

Si le corps descend, le travail est positif, s’il monte, il est négatif. Sur un chemin fermé, lorsqu'un corps est projeté verticalement vers le haut puis, en tombant librement, revient au point de départ, le travail est nul.

Conclusion

La gravité a joué un rôle important dans l’adaptation des humains et des animaux à la vie terrestre. Grâce à la force de gravité, nous marchons sur terre plutôt que de voler dans l’espace. Il contient l’atmosphère des planètes et de l’eau des océans du monde. Nous le devons au mouvement des planètes et de leurs satellites dans notre système solaire.

Notre connaissance de la gravité terrestre est terminée. Depuis de nombreux siècles, les gens cherchent des moyens de se libérer des entraves terrestres. Les secrets de l'antigravité n'ont pas encore été révélés.

Mais l’humanité a réussi à surmonter la gravité terrestre et à remporter des succès fantastiques dans l’exploration spatiale.

Si ce message vous a été utile, je serais ravi de vous revoir

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 combien 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 gravité et la réaction 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 encore plus 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.

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 ligne modifiés de série, incapables d'effectuer des 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 les leçons précédentes, nous avons discuté de ce qu'est la force de gravitation universelle et de son cas particulier - la force de gravité qui agit sur les corps situés sur Terre.

La gravité est une force agissant sur tout corps matériel situé à proximité de la surface de la Terre ou d'un autre corps astronomique. La gravité joue un rôle essentiel dans nos vies, puisque tout ce qui nous entoure est soumis à son influence. Aujourd’hui, nous allons examiner une autre force, qui est le plus souvent associée à la gravité. Cette force est le poids du corps. Le sujet de la leçon d'aujourd'hui : « Le poids corporel. Apesanteur"

Sous l'action d'une force élastique appliquée sur le bord supérieur du corps, ce corps, à son tour, se déforme également et une autre force élastique apparaît en raison de la déformation du corps. Cette force est appliquée au bord inférieur du ressort. De plus, sa valeur est égale à la force élastique du ressort et est dirigée vers le bas. C'est cette force élastique du corps que nous appellerons son poids, c'est-à-dire que le poids du corps est appliqué sur le ressort et dirigé vers le bas.

Après la fin des oscillations du corps sur le ressort, le système atteindra un état d'équilibre dans lequel la somme des forces agissant sur le corps sera égale à zéro. Cela signifie que la force de gravité est égale en ampleur et en direction opposée à la force élastique du ressort (Fig. 2). Ce dernier est égal en grandeur et en direction opposée au poids du corps, comme nous l'avons déjà découvert. Cela signifie que la force de gravité est égale au poids du corps. Ce ratio n’est pas universel, mais dans notre exemple il est juste.

Riz. 2. Poids et gravité ()

La formule ci-dessus ne signifie pas que la gravité et le poids sont la même chose. Ces deux forces sont de nature différente. Le poids est la force élastique appliquée à la suspension depuis le côté du corps, et la gravité est la force appliquée au corps depuis le côté de la Terre.

Riz. 3. Poids et gravité du corps sur la suspension et sur le support ()

Découvrons quelques caractéristiques du poids. Le poids est la force avec laquelle un corps appuie sur un support ou étire une suspension, il s'ensuit que si le corps n'est pas suspendu ou n'est pas fixé à un support, alors son poids est nul. Cette conclusion semble contradictoire avec notre expérience quotidienne. Cependant, il existe des exemples physiques assez justes.

Si le ressort sur lequel le corps est suspendu est relâché et laissé tomber librement, l'indicateur du dynamomètre affichera une valeur nulle (Fig. 4). La raison en est simple : la charge et le dynamomètre se déplacent avec la même accélération (g) et la même vitesse initiale nulle (V 0). L'extrémité inférieure du ressort se déplace de manière synchrone avec la charge, tandis que le ressort n'est pas déformé et qu'aucune force élastique n'apparaît dans le ressort. Par conséquent, il n’existe pas de force contre-élastique, qui est le poids du corps, c’est-à-dire que le corps n’a pas de poids ou est en apesanteur.

Riz. 4. Chute libre d'un ressort avec un corps suspendu ()

L'état d'apesanteur est dû au fait que dans les conditions terrestres, la force de gravité confère à tous les corps la même accélération, ce qu'on appelle l'accélération de la gravité. Pour notre exemple, nous pouvons dire que la charge et le dynamomètre se déplacent avec la même accélération. Si seule la force de gravité ou seulement la force de gravitation universelle agit sur un corps, alors ce corps est en état d'apesanteur. Il est important de comprendre que dans ce cas seul le poids du corps disparaît, mais pas la force de gravité agissant sur ce corps.

L'état d'apesanteur n'est pas exotique, beaucoup d'entre vous en ont fait l'expérience assez souvent - toute personne qui rebondit ou saute de n'importe quelle hauteur est en état d'apesanteur jusqu'au moment de l'atterrissage.

Considérons le cas où le dynamomètre et le corps attaché à son ressort descendent avec une certaine accélération, mais ne tombent pas librement. Les lectures du dynamomètre diminueront par rapport aux lectures avec une charge et un ressort stationnaires, ce qui signifie que le poids corporel est devenu inférieur à ce qu'il était au repos. Quelle est la raison de cette diminution ? Donnons une explication mathématique basée sur la deuxième loi de Newton.

Riz. 5. Explication mathématique du poids corporel ()

Deux forces agissent sur le corps : la force de gravité, dirigée vers le bas, et la force élastique du ressort, dirigée vers le haut. Ces deux forces confèrent une accélération au corps. et l'équation du mouvement sera :

Choisissons l'axe y (Fig. 5), puisque toutes les forces sont dirigées verticalement, un axe nous suffit. Suite à la projection et au transfert des termes, on obtient que le module de la force élastique sera égal à :

ma = mg - F contrôle

F contrôle = mg - ma,

où sur les côtés gauche et droit de l’équation se trouvent les projections des forces spécifiées dans la deuxième loi de Newton sur l’axe des y. D'après la définition, le poids absolu d'un corps est égal à la force élastique du ressort, et en substituant sa valeur, on obtient :

P = F contrôle = mg - ma = m(g - a)

Le poids d’un corps est égal au produit de la masse corporelle par la différence d’accélération. D'après la formule résultante, il est clair que si le module d'accélération d'un corps est inférieur au module d'accélération de la gravité, alors le poids du corps est inférieur à la force de gravité, c'est-à-dire le poids d'un corps se déplaçant à une vitesse accélérée. Le taux est inférieur au poids d’un corps au repos.

Considérons le cas où un corps avec un poids se déplace rapidement vers le haut (Fig. 6).

L'aiguille du dynamomètre affichera une valeur du poids corporel supérieure à celle de la charge au repos.

Riz. 6. Le corps avec le poids se déplace rapidement vers le haut ()

Le corps se déplace vers le haut et son accélération est dirigée dans la même direction. Nous devons donc changer le signe de la projection de l'accélération sur l'axe y.

D'après la formule, il ressort clairement que le poids du corps est désormais supérieur à la force de gravité, c'est-à-dire supérieur au poids du corps au repos.

L’augmentation du poids corporel provoquée par son mouvement accéléré est appelée surcharge..

Cela est vrai non seulement pour un corps suspendu à un ressort, mais également pour un corps monté sur un support.

Considérons un exemple dans lequel un corps change lors de son mouvement accéléré (Fig. 7).

La voiture se déplace le long d'un pont avec une trajectoire convexe, c'est-à-dire le long d'une trajectoire courbe. Nous considérerons la forme du pont comme un arc de cercle. De la cinématique, nous savons que la voiture se déplace avec une accélération centripète dont l'ampleur est égale au carré de la vitesse divisé par le rayon de courbure du pont. Au moment où elle atteint son point culminant, cette accélération sera dirigée verticalement vers le bas. Selon la deuxième loi de Newton, cette accélération est transmise à la voiture par la force de gravité résultante et la force de réaction du sol.

Choisissons l'axe de coordonnées y, dirigé verticalement vers le haut, et écrivons cette équation en projection sur l'axe sélectionné, substituons les valeurs et effectuons les transformations :

Riz. 7. Le point culminant de la voiture ()

Le poids d'une voiture, selon la troisième loi de Newton, est égal en module à la force de réaction d'appui (), alors qu'on voit que le module du poids de la voiture est inférieur à la force de gravité, c'est-à-dire inférieur à la poids d'une voiture à l'arrêt.

Lorsqu'elle est lancée depuis la Terre, une fusée se déplace verticalement vers le haut avec une accélération a=20 m/s 2 . Quel est le poids du pilote-cosmonaute dans la cabine de la fusée si sa masse est m=80 kg ?

Il est bien évident que l'accélération de la fusée est dirigée vers le haut et pour résoudre ce problème, nous devons utiliser la formule du poids corporel pour le cas de surcharge (Fig. 8).

Riz. 8. Illustration du problème

Il convient de noter que si un corps stationnaire par rapport à la Terre a un poids de 2400 N, alors sa masse est de 240 kg, c'est-à-dire que l'astronaute se sent trois fois plus massif qu'il ne l'est réellement.

Nous avons analysé le concept de poids corporel, découvert les propriétés fondamentales de cette quantité et obtenu des formules qui nous permettent de calculer le poids d'un corps se déplaçant avec accélération.

Si un corps se déplace verticalement vers le bas et que son module d'accélération est inférieur à l'accélération de la gravité, alors le poids du corps diminue par rapport à la valeur du poids d'un corps immobile.

Si un corps se déplace verticalement vers le haut à un rythme accéléré, son poids augmente et le corps subit une surcharge.

Bibliographie

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3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physique - 9, Moscou, Éducation, 1990.

Devoirs

1. Définir le poids corporel.
2. Quelle est la différence entre le poids corporel et la gravité ?
3. Quand survient l’état d’apesanteur ?

1. Portail Internet Physics.kgsu.ru ().
2. Portail Internet Festival.1september.ru ().
3. Portail Internet Terver.ru ().

Nous avons tous entendu parler de l'apesanteur. Lorsqu’on entend ce mot, on imagine des astronautes flottant librement à l’intérieur de la station spatiale. Essayons de répondre à une question en apparence simple : qu'est-ce que cette apesanteur ?
LA POIDSITÉ, c'est-à-dire que le corps manque de poids. Autrement dit, pour comprendre correctement ce qu'est l'apesanteur, nous devons clairement comprendre ce qu'est le poids corporel.

Poids- la force du corps agissant sur un support (ou une suspension ou autre type de fixation), empêchant une chute, survenant dans le champ de gravité. Déterminé par l'expression :

P = mg, Où:

R.- poids, m- masse corporelle, g - accélération de la chute libre.

La valeur du poids est proportionnelle à l'accélération de la gravité, qui dépend de la hauteur au-dessus de la surface terrestre, mais aussi, du fait de sa rotation, des coordonnées géographiques du point de mesure.

Lorsque le système se déplace, le corps est un support (ou une suspension) par rapport au référentiel inertiel avec accélération UN le poids cesse de coïncider avec la force de gravité agissant sur ce corps :

P = m(g - une)

En raison de la rotation de la Terre, il y a une diminution du poids selon la latitude : à l'équateur environ 0,3 % de moins qu'aux pôles.

Il convient également de noter que selon la troisième loi de Newton, non seulement le corps agit sur le support (suspension), mais aussi le support (suspension) agit sur le corps avec une force appelée force de réaction du support (suspension). Cette force est numériquement égale au poids du corps et est dirigée à l’opposé de l’action de la gravité. Ensuite, deux forces agissent sur le corps, de même ampleur et de direction opposée, c'est-à-dire que leur résultante est nulle, ce qui signifie que le corps est soit au repos, soit en mouvement uniforme et rectiligne.

Cela signifie que l'apesanteur (manque de poids) est un état dans lequel absent la force d'interaction d'un corps avec un support (ou une suspension), résultant de l'attraction gravitationnelle, l'action d'autres forces de masse, notamment la force d'inertie qui apparaît lors du mouvement accéléré d'un corps.

Pensons ensuite à ce qui se passerait si le corps et son support tombaient dans le champ des forces gravitationnelles. Ensuite, puisque le support et le corps se déplaceront à la même vitesse, le corps n'appuiera pas avec sa masse sur ce support, c'est-à-dire qu'il n'agira pas sur lui. C'est-à-dire que le poids du corps (la force avec laquelle il agit sur le support) est nul. Où peut-on observer cela en pratique ? Imaginons une cabine d'ascenseur arrachée de ses câbles et tombant librement dans une cage. La cabine et le passager se déplacent avec la même accélération g = 9,8 m/s2. Ensuite, le passager n’influencera pas le plancher de l’ascenseur, c’est-à-dire qu’il connaîtra un état d’apesanteur. Il pourra alors flotter librement dans l’espace de la cabine de l’ascenseur. Naturellement, cette expérience conduit généralement à la mort du sujet. Mais il existe une situation plus courante. Lorsque l'ascenseur commence tout juste à descendre (c'est-à-dire qu'il se déplace à un rythme accéléré, reprenant sa vitesse normale), votre corps n'a pas encore atteint cette vitesse et n'appuie presque pas sur le sol, ce qui signifie qu'il ne pèse presque rien. Ensuite, lorsque l'ascenseur accélère puis se déplace uniformément, vous vous déplacez également uniformément avec lui, donc, comme d'habitude, vous appuyez avec votre corps sur le support (le sol de l'ascenseur), ce qui signifie qu'il n'y a pas d'état d'apesanteur.

Un vol sur un vaisseau spatial en orbite autour de la Terre n'est rien de plus qu'une chute constante vers la Terre. Simplement, l'appareil se déplace en orbite à une vitesse très élevée (environ 8 km/sec), et en tombant sur la Terre (verticalement), il parvient à parcourir une telle distance dans le sens horizontal que, en raison de la forme sphérique du Terre, la distance à sa surface ne diminue pas. Le corps tombe sans tomber. Paradoxe? Réalité!

Autrement dit, la cabine du vaisseau spatial est le même ascenseur qui est tombé des câbles. Et tous les corps à l’intérieur connaîtront un état d’apesanteur. Ils flotteront librement dans la cabine du vaisseau spatial et plusieurs effets intéressants se produiront, dont je parlerai dans l'un des articles suivants.

Pour entraîner des astronautes sur Terre, nous pouvons créer brièvement un état d’apesanteur. Un avion spécial plonge selon une trajectoire hyperbolique, c'est-à-dire qu'il tombe avec une accélération g, et les personnes dans sa cabine tombent également avec la même accélération. Autrement dit, ils sont en état d’apesanteur. De cette façon, vous pouvez créer l'apesanteur pendant une période d'environ une minute, après quoi l'avion passe d'une plongée à une montée, puis plonge à nouveau et tout se répète. L’apesanteur peut donc être créée sur Terre.

Il est très important de comprendre que poids Et poids les corps, à proprement parler, ne sont pas la même chose, même si dans la vie de tous les jours, la notion de « poids » est souvent utilisée pour parler de la masse des corps. La définition du poids corporel a déjà été donnée ci-dessus. Et la masse d'un corps est une mesure de son inertie, c'est-à-dire de sa capacité à maintenir son état de repos ou son mouvement rectiligne uniforme lorsqu'il est exposé à d'autres corps essayant de changer cet état. L'interaction des corps est caractérisée par une quantité telle que la force. Quand le corps est soumis à la force F, on lui donne une accélération UN, en fonction du poids corporel m:

une = F/m.

On voit que plus la masse du corps est grande, moins l'accélération est importante. , lui est transmis par une force de même ampleur. Si nous essayons de tester cela d’abord sur Terre puis à bord d’un vaisseau spatial (en apesanteur), nous verrons que cette règle s’applique dans les deux cas. Autrement dit, la masse corporelle et le poids ne sont pas la même chose. Le poids corporel peut disparaître, mais le poids corporel reste toujours le même. Certes, dans la mécanique relativiste, la masse des corps peut changer (augmenter jusqu'à l'infini), mais c'est une tout autre histoire, qui deviendra cependant aussi un jour l'objet de notre réflexion.

En attendant, à bientôt. Merci à tous ceux qui liront jusqu'au bout, car le « multi-livre » n'est pas donné à tout le monde, mais seulement aux plus curieux.