Il nostro incontro di oggi è dedicato alla straordinaria proprietà della materia: la gravità (gravità). La gravità della Terra è così familiare e naturale che non la notiamo. Ma cosa sappiamo della gravità?

Scopriamo come si presenta, da cosa dipende e come si manifesta.

Gravità

Attrazione reciproca di tutti i corpi dell'Universo era aperto. Questa attrazione è chiamata interazione gravitazionale.

Stabilì anche la dipendenza di queste forze dalla massa dei corpi interagenti e dalla distanza tra loro.

Maggiore è la massa dei corpi, maggiore è la forza della loro attrazione. Ma con l'aumentare della distanza diminuisce.

Per noi terrestri, la forza gravitazionale del nostro pianeta è particolarmente importante. La forza con cui la Terra attira un corpo verso di sé viene solitamente chiamata gravità.

Diminuisce con la distanza dalla superficie terrestre ed è sempre diretto verso il centro della terra. Questo è Il globo attrae i corpi esterni proprio come un punto materiale. Il nostro pianeta è leggermente appiattito ai poli (circa 27 km) e la gravità in questi punti è leggermente superiore a quella all'equatore o ad altre latitudini. Di conseguenza, la forza di gravità in cima alla montagna è leggermente inferiore che ai suoi piedi.

Il simbolo F pesante viene utilizzato per denotare questa forza.

Peso corporeo, assenza di gravità

Quindi, la gravità è il risultato dell'interazione dei corpi con la Terra. Ma nella vita di tutti i giorni utilizziamo spesso il concetto di peso corporeo. Scopriamo qual è questo valore.

Per fare questo, trasportiamoci mentalmente verso un ascensore fermo. Il peso dei suoi passeggeri P sarà uguale alla forza di gravità (P = F gravità). In un ascensore che sale con accelerazione, la forza di gravità è costante, ma il peso inizierà ad aumentare. Ciò viene percepito come un aumento della pressione dal supporto: il pavimento. L'ascensore scende, rallentando gradualmente. La pressione di supporto diminuirà, ad es. Quando la gravità rimane la stessa, il peso diminuisce.

... Le tracce lasciate dall'uomo, dagli animali o dai veicoli sulla sabbia bagnata o sulla neve confermano proprio l'azione di questi corpi sul supporto.

Il peso corporeo è la forza con cui i corpi stazionari agiscono su un supporto o allungano una sospensione.

Bisogna ricordarlo la gravità viene applicata al centro dell'oggetto e il peso viene applicato al supporto o alla sospensione.

Cosa succede al peso del corpo se il supporto o la sospensione scompaiono? Il corpo inizierà a cadere liberamente. E poiché la resistenza al suo ulteriore movimento è scomparsa, il peso del corpo diventerà zero. Per i corpi in caduta libera si verifica uno stato di assenza di gravità.

Un paracadutista che vola senza peso prima dell'apertura del paracadute, i visitatori di un giro sulle montagne russe dopo aver superato il punto più alto e, in generale, ogni salto verso l'alto corrisponde a pochi secondi di assenza di gravità prima dell'atterraggio.

Ma Perché gli astronauti sperimentano l'assenza di gravità? in orbita dopo aver spento i motori della navicella? Interagendo con la Terra, questi oggetti spaziali tendono a cadere liberamente, ma la loro velocità orizzontale è così elevata (circa 8 km/s) che non possono cadere e volare nella loro orbita, descrivendo un giro dopo l'altro attorno alla Terra.

L'influenza della forza di Archimede sul peso corporeo

Finora abbiamo considerato le manifestazioni della gravità, considerando che l'interazione avviene in un ambiente privo di aria. In che modo la presenza di gas o liquidi influisce sul peso corporeo?

La risposta a questa domanda fu data da uno dei figli più degni dell'antica Grecia: Archimede 3mila anni aC.

Lo scienziato ha affermato che come risultato dell'interazione di un corpo con un mezzo (liquido o gas), appare una forza di galleggiamento, diretta verticalmente verso l'alto. Il suo valore numerico è uguale al peso del fluido spostato dal corpo.

Il peso di un corpo in un liquido o in un gas è sempre inferiore al peso di questo corpo nel vuoto per la quantità di forza di galleggiamento.

Se l'oggetto viene premuto ermeticamente sul fondo, la forza di Archimede non si verifica.

Peso

Conosciamo già il concetto di peso. Parliamo di massa:

• Inizialmente per massa si intendeva la quantità di sostanza contenuta in un corpo.
• Quindi fu stabilita la sua connessione con l'inerzia. Maggiore è la massa, più inerte è il corpo.
• Determina anche le caratteristiche gravitazionali del corpo. I corpi più massicci hanno una forza gravitazionale maggiore.
• La massa di un dato corpo sarà la stessa sia sulla Terra che sulla Luna o su qualsiasi altro pianeta. Non dipende dalla latitudine geografica.
• La lettera m viene utilizzata per denotarlo e si misura in kg.

Il peso, come qualsiasi forza, si misura in newton (N). Esiste una formula che collega massa corporea e peso:

dove g è l'accelerazione della caduta libera.

Caduta libera

Corpi che cadono studiato dallo scienziato italiano Galileo. Osservò il movimento dei corpi, lanciandoli da un'altissima torre inclinata situata nella città di Pisa. Dal nome della città, questa torre, alta 55 m, era chiamata Torre Pendente di Pisa.

Galileo lasciò cadere contemporaneamente una palla di cannone del peso di 80 kg e una pallina di metallo. Toccarono terra quasi contemporaneamente. Lo scienziato ha concluso che l'unica ragione per l'atterraggio non simultaneo delle palline è la resistenza dell'aria.

La caduta dei corpi nello spazio senz'aria solo sotto l'influenza della gravità è chiamata caduta libera.

In condizioni terrestri possiamo osservare questo fenomeno solo approssimativamente. Perché l'aria atmosferica è un ostacolo per un corpo in caduta libera.

Con questo movimento la velocità dei corpi in caduta aumenta di 9,81 m/s ogni secondo.

Cioè, l'accelerazione della caduta libera g = 9,81 m/ e cambia solo leggermente con i cambiamenti nella latitudine geografica del luogo. Nei calcoli viene spesso preso g = 10 m/s 2 .

Sulla Luna, dove la forza di gravità è 6 volte inferiore, g = 1,6 m/s 2 .

Ora c'è uno studio molto attivo sul "pianeta rosso" - Marte. La sua massa è quasi 10 volte inferiore a quella del nostro pianeta natale. Sembrerebbe che anche il peso dei corpi dovrebbe diminuire di 10 volte. Tuttavia, il raggio di Marte è quasi 2 volte più piccolo del raggio della Terra, il che porta ad un aumento della gravità di quasi 4 volte. Alla fine, la forza di gravità, così come il peso del corpo, sarà solo 1/3 della gravità terrestre.

Questo è esattamente il modo in cui puoi scoprire la gravità di un corpo su qualsiasi pianeta. Diciamo che un astronauta il cui peso sulla Terra è di 80 kg, sul pianeta gigante Giove peserà 161,2 kg.

Momento di gravità

Ogni corpo ha centro di gravità. Se gli appendi mentalmente un corpo, manterrà la sua posizione originale. Ad esempio, il baricentro di una palla si trova nel suo centro geometrico. Più basso è il baricentro, più stabile è la posizione del corpo. Pertanto, uno sciatore che corre giù da una montagna si accovaccia leggermente. Pertanto, sposta il suo baricentro verso il basso, aumentando così la sua stabilità.

“Familiare” con le leggi della fisica e con il noto giocattolo bicchiere. Il suo baricentro è in basso, poiché lì è fissato il peso. E anche una leggera deviazione laterale di questo giocattolo aumenta il baricentro. La gravità crea una coppia che ripristina la posizione verticale del corpo.

Il momento di gravità è il prodotto della forza di gravità per il braccio di questa forza:

M= cavo F L=mgL,

Dove
M - momento di gravità;
L è la spalla di questa forza, cioè la perpendicolare tra la linea di applicazione della forza e il centro di rotazione.
L'unità di misura della coppia è 1 Nm.

Quando si posiziona il carico in auto o sulle navi, posizionarlo sempre il più in basso possibile. Ciò garantisce stabilità e protegge il trasporto merci dal ribaltamento.

Lavoro di gravità

Un corpo in caduta libera funziona? Ad esempio, un meteorite che è volato verso di noi dalle profondità dello spazio, una mela caduta da un ramo o una cascata.

Con qualsiasi cambiamento verticale nella posizione del corpo, il suo centro di gravità si abbassa o si alza. La forza di gravità funziona

dove mg = F pesante.

Se il corpo scende il lavoro è positivo, se sale è negativo. In un percorso chiuso, quando un corpo viene lanciato verticalmente verso l'alto e poi, cadendo liberamente, ritorna al punto di partenza, il lavoro è 0.

Conclusione

La gravità ha svolto un ruolo enorme nell'adattamento degli esseri umani e degli animali alla vita sulla terra. Grazie alla forza di gravità camminiamo sulla terra anziché volare nello spazio. Contiene l'atmosfera dei pianeti e l'acqua negli oceani del mondo. Lo dobbiamo al movimento dei pianeti e dei loro satelliti nel nostro sistema solare.

La nostra conoscenza della gravità terrestre è finita. Per molti secoli, le persone hanno cercato modi per liberarsi dalle catene terrene. I segreti dell'antigravità non sono ancora stati svelati.

Ma l'umanità è riuscita a superare la gravità terrestre e ottenere un successo fantastico nell'esplorazione dello spazio.

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Cos'è l'assenza di gravità? Tazze fluttuanti, la capacità di volare e camminare sul soffitto e di spostare con facilità anche gli oggetti più massicci: questa è l'idea romantica di questo concetto fisico.

Se chiedi a un astronauta cos'è l'assenza di gravità, ti dirà quanto è difficile durante la prima settimana a bordo della stazione e quanto tempo ci vuole per riprendersi dopo il ritorno, abituandosi alle condizioni di gravità. Un fisico, molto probabilmente, ometterà tali sfumature e rivelerà il concetto con precisione matematica utilizzando formule e numeri.

Definizione

Iniziamo la nostra conoscenza del fenomeno rivelando l'essenza scientifica della questione. I fisici definiscono l'assenza di gravità come uno stato di un corpo quando il suo movimento o le forze esterne che agiscono su di esso non portano alla pressione reciproca delle particelle l'una sull'altra. Quest'ultimo si verifica sempre sul nostro pianeta quando un qualsiasi oggetto si muove o è fermo: è pressato dalla gravità e dalla reazione opposta della superficie su cui si trova l'oggetto.

Un'eccezione a questa regola sono i casi di caduta alla velocità che la gravità impartisce al corpo. In tale processo, non c'è pressione delle particelle l'una sull'altra, appare l'assenza di gravità. La fisica dice che la condizione che si verifica nelle astronavi e talvolta negli aerei si basa sullo stesso principio. L'assenza di gravità appare in questi dispositivi quando si muovono a velocità costante in qualsiasi direzione e si trovano in uno stato di caduta libera. Un satellite artificiale o messo in orbita mediante un veicolo di lancio. Fornisce loro una certa velocità, che viene mantenuta dopo che il dispositivo ha spento i propri motori. In questo caso, la nave inizia a muoversi solo sotto l'influenza della gravità e si verifica l'assenza di gravità.

A casa

Le conseguenze dei voli per gli astronauti non si fermano qui. Dopo essere tornati sulla Terra, devono adattarsi alla gravità per un po' di tempo. Cos'è l'assenza di gravità per un astronauta che ha completato il suo volo? Prima di tutto è un'abitudine. La coscienza per un certo periodo rifiuta ancora di accettare il fatto della presenza della gravità. Di conseguenza, ci sono spesso casi in cui un astronauta, invece di mettere una tazza sul tavolo, la lascia semplicemente andare e si rende conto dell'errore solo dopo aver sentito il rumore dei piatti che si rompono sul pavimento.

Nutrizione

Uno dei compiti difficili e allo stesso tempo interessanti per gli organizzatori di voli con equipaggio è fornire agli astronauti cibo facilmente digeribile dal corpo sotto l'influenza dell'assenza di gravità in una forma conveniente. I primi esperimenti non suscitarono molto entusiasmo tra i membri dell'equipaggio. Un caso indicativo in questo senso è quando l'astronauta americano John Young, contrariamente a severi divieti, portò a bordo un panino, che però non mangiarono, per non violare ancora di più il regolamento.

Oggi non ci sono problemi con la diversità. L'elenco dei piatti a disposizione dei cosmonauti russi comprende 250 articoli. A volte una nave mercantile in partenza per la stazione consegna un pasto fresco ordinato da uno dei membri dell'equipaggio.

La base della dieta è che tutti i piatti liquidi, le bevande e le puree sono confezionati in tubi di alluminio. L'imballaggio e l'imballaggio dei prodotti sono progettati in modo tale da evitare la comparsa di briciole che galleggiano in assenza di gravità e potrebbero entrare negli occhi di qualcuno. Ad esempio, i biscotti sono piuttosto piccoli e ricoperti da un guscio che si scioglie in bocca.

Dintorni familiari

Nelle stazioni come la ISS, cercano di riportare tutte le condizioni a quelle familiari sulla Terra. Questi includono i piatti nazionali nel menu, il movimento dell'aria necessario sia per il funzionamento del corpo che per il normale funzionamento delle apparecchiature, e persino la designazione del pavimento e del soffitto. Quest'ultimo ha, piuttosto, un significato psicologico. A un astronauta a gravità zero non importa in quale posizione lavorare, tuttavia, l'assegnazione di un pavimento e di un soffitto condizionati riduce il rischio di perdita di orientamento e favorisce un adattamento più rapido.

L'assenza di gravità è uno dei motivi per cui non tutti sono accettati come astronauti. L'adattamento all'arrivo alla stazione e dopo il ritorno sulla Terra è paragonabile all'acclimatazione, migliorato più volte. Una persona con cattive condizioni di salute potrebbe non essere in grado di sopportare un tale carico.

Il peso è la forza con cui un qualsiasi corpo agisce su una superficie, supporto o sospensione. Il peso sorge a causa dell'attrazione gravitazionale della Terra. Numericamente il peso è uguale alla forza di gravità, ma quest'ultima è applicata al baricentro del corpo, mentre il peso è applicato al supporto.

Assenza di gravità - peso zero, può verificarsi se non c'è forza gravitazionale, cioè il corpo è sufficientemente lontano da oggetti massicci che possono attrarlo.

La Stazione Spaziale Internazionale si trova a 350 km dalla Terra. A questa distanza l'accelerazione di gravità (g) è di 8,8 m/s2, ovvero solo il 10% in meno rispetto alla superficie del pianeta.

Ciò si verifica raramente nella pratica: l'influenza gravitazionale esiste sempre. Gli astronauti sulla ISS sono ancora influenzati dalla Terra, ma lì c'è assenza di gravità.

Un altro caso di assenza di gravità si verifica quando la gravità è compensata da altre forze. Ad esempio, la ISS è soggetta alla gravità, leggermente ridotta a causa della distanza, ma la stazione si muove anche su un'orbita circolare alla velocità di fuga e la forza centrifuga compensa la gravità.

Assenza di gravità sulla Terra

Il fenomeno dell'assenza di gravità è possibile anche sulla Terra. Sotto l'influenza dell'accelerazione, il peso corporeo può diminuire e persino diventare negativo. L'esempio classico fornito dai fisici è un ascensore che cade.

Se l'ascensore si muove verso il basso con accelerazione, la pressione sul pavimento dell'ascensore, e quindi il peso, diminuiranno. Inoltre, se l'accelerazione è uguale all'accelerazione di gravità, cioè l'ascensore cade, il peso dei corpi diventerà zero.

Si osserva un peso negativo se l'accelerazione del movimento dell'ascensore supera l'accelerazione di gravità: i corpi all'interno si “attaccheranno” al soffitto della cabina.

Questo effetto è ampiamente utilizzato per simulare l'assenza di gravità nell'addestramento degli astronauti. L'aereo, dotato di una camera di addestramento, raggiunge un'altezza considerevole. Dopodiché si tuffa lungo una traiettoria balistica, la macchina infatti si livella sulla superficie terrestre. Quando ti immergi da 11mila metri, puoi ottenere 40 secondi di assenza di gravità, che vengono utilizzati per l'allenamento.

C'è un malinteso secondo cui queste persone eseguono figure complesse, come il "ciclo di Nesterov", per raggiungere l'assenza di gravità. Per l'addestramento vengono infatti utilizzati aerei passeggeri di serie modificati, incapaci di manovre complesse.

Espressione fisica

La formula fisica per calcolare il peso (P) durante il movimento accelerato di un supporto, sia esso un corpetto in caduta o un aereo in picchiata, è la seguente:

dove m è la massa corporea,
g – accelerazione di caduta libera,
a è l'accelerazione del supporto.

Quando g e a sono uguali, P=0, cioè si ottiene l'assenza di gravità.

Nelle lezioni precedenti abbiamo discusso di cos'è la forza di gravitazione universale e del suo caso speciale: la forza di gravità che agisce sui corpi situati sulla Terra.

La gravità è una forza che agisce su qualsiasi corpo materiale situato vicino alla superficie della Terra o di un altro corpo astronomico. La gravità gioca un ruolo fondamentale nella nostra vita, poiché tutto ciò che ci circonda è soggetto alla sua influenza. Oggi esamineremo un'altra forza, che molto spesso è associata alla gravità. Questa forza è il peso corporeo. L'argomento della lezione di oggi: “Peso corporeo. Assenza di gravità"

Sotto l'azione di una forza elastica applicata al bordo superiore del corpo, anche questo corpo, a sua volta, viene deformato e un'altra forza elastica si forma a causa della deformazione del corpo. Questa forza viene applicata al bordo inferiore della molla. Inoltre, è uguale in grandezza alla forza elastica della molla ed è diretta verso il basso. È questa forza elastica del corpo che chiameremo peso, cioè il peso del corpo viene applicato alla molla e diretto verso il basso.

Dopo che le oscillazioni del corpo sulla molla si estinguono, il sistema raggiungerà uno stato di equilibrio in cui la somma delle forze che agiscono sul corpo sarà uguale a zero. Ciò significa che la forza di gravità è uguale in grandezza e opposta in direzione alla forza elastica della molla (Fig. 2). Quest'ultimo è uguale in grandezza e opposto in direzione al peso del corpo, come abbiamo già scoperto. Ciò significa che la forza di gravità è uguale in grandezza al peso del corpo. Questo rapporto non è universale, ma nel nostro esempio è giusto.

Riso. 2. Peso e gravità ()

La formula sopra non significa che gravità e peso siano la stessa cosa. Queste due forze sono di natura diversa. Il peso è la forza elastica applicata alla sospensione dal lato del corpo, mentre la gravità è la forza applicata al corpo dal lato della Terra.

Riso. 3. Peso e gravità del corpo sulla sospensione e sul supporto ()

Scopriamo alcune caratteristiche del peso. Il peso è la forza con cui un corpo preme su un supporto o allunga una sospensione, ne consegue che se il corpo non è sospeso o non è fissato ad un supporto allora il suo peso è nullo. Questa conclusione sembra contraddittoria per la nostra esperienza quotidiana. Tuttavia, ha esempi fisici abbastanza giusti.

Se la molla con il corpo sospeso ad essa viene rilasciata e lasciata cadere liberamente, l'indicatore del dinamometro mostrerà un valore pari a zero (Fig. 4). La ragione di ciò è semplice: il carico e il dinamometro si muovono con la stessa accelerazione (g) e la stessa velocità iniziale nulla (V 0). L'estremità inferiore della molla si muove in sincronia con il carico, mentre la molla non si deforma e non si forma alcuna forza elastica nella molla. Di conseguenza, non esiste una forza controelastica, che è il peso del corpo, cioè il corpo non ha peso o è senza peso.

Riso. 4. Caduta libera di una molla con un corpo sospeso ad essa ()

Lo stato di assenza di gravità nasce dal fatto che in condizioni terrestri la forza di gravità imprime a tutti i corpi la stessa accelerazione, la cosiddetta accelerazione di gravità. Per il nostro esempio, possiamo dire che il carico e il dinamometro si muovono con la stessa accelerazione. Se su un corpo agisce solo la forza di gravità o solo la forza di gravitazione universale, allora questo corpo si trova in uno stato di assenza di gravità. È importante capire che in questo caso scompare solo il peso del corpo, ma non la forza di gravità che agisce su questo corpo.

Lo stato di assenza di gravità non è esotico, molti di voi l'hanno sperimentato abbastanza spesso: chiunque rimbalzi o salti da qualsiasi altezza si trova in uno stato di assenza di gravità fino al momento dell'atterraggio.

Consideriamo il caso in cui il dinamometro e il corpo attaccato alla sua molla si muovono verso il basso con una certa accelerazione, ma non cadono liberamente. Le letture del dinamometro diminuiranno rispetto alle letture con carico stazionario e molla, il che significa che il peso corporeo è diventato inferiore a quello a riposo. Qual è il motivo di questa diminuzione? Diamo una spiegazione matematica basata sulla seconda legge di Newton.

Riso. 5. Spiegazione matematica del peso corporeo ()

Sul corpo agiscono due forze: la forza di gravità, diretta verso il basso, e la forza elastica della molla, diretta verso l'alto. Queste due forze impartiscono accelerazione al corpo. e l'equazione del moto sarà:

Scegliamo l'asse y (Fig. 5), poiché tutte le forze sono dirette verticalmente, per noi è sufficiente un asse. Proiettando e trasferendo i termini otteniamo che il modulo della forza elastica sarà pari a:

ma = mg - controllo F

Controllo F = mg - ma,

dove sui lati sinistro e destro dell’equazione ci sono le proiezioni delle forze specificate nella seconda legge di Newton sull’asse y. Secondo la definizione il peso assoluto di un corpo è uguale alla forza elastica della molla e sostituendo il suo valore si ottiene:

P = F controllo = mg - ma = m(g - a)

Il peso di un corpo è uguale al prodotto della massa corporea per la differenza di accelerazione. Dalla formula risultante è chiaro che se il modulo di accelerazione di un corpo è inferiore al modulo di accelerazione di gravità, allora il peso del corpo è inferiore alla forza di gravità, cioè il peso di un corpo che si muove a velocità accelerata la velocità è inferiore al peso di un corpo a riposo.

Consideriamo il caso in cui un corpo dotato di peso si muove rapidamente verso l'alto (Fig. 6).

La lancetta del dinamometro indicherà un valore del peso corporeo superiore a quello del carico a riposo.

Riso. 6. Il corpo con il peso si muove rapidamente verso l'alto ()

Il corpo si muove verso l'alto e la sua accelerazione è diretta nella stessa direzione, quindi dobbiamo cambiare il segno della proiezione dell'accelerazione sull'asse y.

Dalla formula è chiaro che ora il peso del corpo è maggiore della forza di gravità, cioè maggiore del peso del corpo a riposo.

L'aumento del peso corporeo causato dal suo movimento accelerato si chiama sovraccarico.

Ciò vale non solo per un corpo sospeso su una molla, ma anche per un corpo montato su un supporto.

Consideriamo un esempio in cui un corpo cambia durante il suo movimento accelerato (Fig. 7).

L'auto si muove lungo un ponte con traiettoria convessa, cioè lungo una traiettoria curva. Considereremo la forma del ponte come un arco di cerchio. Dalla cinematica sappiamo che l'auto si muove con accelerazione centripeta, la cui grandezza è pari al quadrato della velocità diviso per il raggio di curvatura del ponte. Nel momento in cui è al suo punto più alto, questa accelerazione sarà diretta verticalmente verso il basso. Secondo la seconda legge di Newton, questa accelerazione è impartita all'auto dalla forza di gravità risultante e dalla forza di reazione del terreno.

Scegliamo l'asse delle coordinate y, diretto verticalmente verso l'alto, e scriviamo questa equazione in proiezione sull'asse selezionato, sostituiamo i valori ed effettuiamo le trasformazioni:

Riso. 7. Il punto più alto dell'auto ()

Il peso di un'auto, secondo la terza legge di Newton, è uguale in modulo alla forza di reazione del sostegno (), mentre vediamo che il modulo del peso dell'auto è inferiore alla forza di gravità, cioè inferiore al peso di un'auto ferma.

Quando viene lanciato dalla Terra, un razzo si muove verticalmente verso l'alto con accelerazione a=20 m/s 2 . Qual è il peso del pilota-cosmonauta nella cabina del razzo se la sua massa è m=80 kg?

È abbastanza ovvio che l'accelerazione del razzo è diretta verso l'alto e per risolverlo dobbiamo utilizzare la formula del peso corporeo per il caso di sovraccarico (Fig. 8).

Riso. 8. Illustrazione del problema

Va notato che se un corpo stazionario rispetto alla Terra ha un peso di 2400 N, la sua massa è di 240 kg, cioè l'astronauta si sente tre volte più massiccio di quanto non sia in realtà.

Abbiamo analizzato il concetto di peso corporeo, scoperto le proprietà di base di questa quantità e ottenuto formule che ci consentono di calcolare il peso di un corpo che si muove con accelerazione.

Se un corpo si muove verticalmente verso il basso e il suo modulo di accelerazione è inferiore all'accelerazione di gravità, il peso del corpo diminuisce rispetto al valore del peso di un corpo stazionario.

Se un corpo si muove verticalmente verso l'alto ad una velocità accelerata, il suo peso aumenta e il corpo subisce un sovraccarico.

Bibliografia

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Compiti a casa

1. Definire il peso corporeo.
2. Qual è la differenza tra peso corporeo e gravità?
3. Quando si verifica lo stato di assenza di gravità?

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

Abbiamo tutti sentito parlare di assenza di gravità. Quando sentiamo questa parola, immaginiamo gli astronauti che fluttuano liberamente all'interno della stazione spaziale. Proviamo a rispondere a una domanda apparentemente semplice: cos'è questa assenza di gravità?
PESO, cioè al corpo manca peso. Cioè, per capire correttamente cos'è l'assenza di gravità, dobbiamo capire chiaramente cos'è il peso corporeo.

Peso- la forza del corpo che agisce su un supporto (o sospensione o altro tipo di fissaggio), impedendo una caduta, avvenuta nel campo di gravità. Determinato dall'espressione:

P = mg, Dove:

R- peso corporeo, M- massa corporea, g - accelerazione di caduta libera.

Il valore del peso è proporzionale all'accelerazione di gravità, che dipende dall'altezza sopra la superficie terrestre, ed anche, a causa della sua rotazione, dalle coordinate geografiche del punto di misurazione.

Quando il sistema si muove, il corpo è un supporto (o sospensione) rispetto al sistema di riferimento inerziale con accelerazione UN il peso cessa di coincidere con la forza di gravità che agisce su questo corpo:

P = m(g - a)

A causa della rotazione terrestre si verifica una diminuzione latitudinale del peso: all'equatore circa lo 0,3% in meno rispetto ai poli.

È inoltre da notare che secondo la Terza Legge di Newton, non solo il corpo agisce sul supporto (sospensione), ma anche il supporto (sospensione) agisce sul corpo con una forza chiamata forza di reazione del supporto (sospensione). Questa forza è numericamente uguale al peso del corpo ed è diretta in modo opposto all'azione della gravità. Allora sul corpo agiscono due forze, uguali in grandezza e opposte in direzione, cioè la loro risultante è zero, il che significa che il corpo o è fermo o si muove in modo uniforme e rettilineo.

Ciò significa che l'assenza di gravità (mancanza di peso) è uno stato in cui assente la forza di interazione di un corpo con un supporto (o sospensione), che si verifica in connessione con l'attrazione gravitazionale, l'azione di altre forze di massa, in particolare la forza di inerzia che si verifica durante il movimento accelerato di un corpo.

Pensiamo poi a cosa accadrebbe se sia il corpo che il suo sostegno cadessero nel campo delle forze gravitazionali. Allora, poiché sia ​​il supporto che il corpo si muoveranno alla stessa velocità, il corpo non premerà con la sua massa su questo supporto, cioè non agirà su di esso. Cioè il peso del corpo (la forza con cui agisce sul sostegno) è zero. Dove si può osservare questo nella pratica? Immaginiamo una cabina dell'ascensore che è stata strappata dai cavi e cade liberamente lungo un pozzo. Sia la cabina che il passeggero si muovono con la stessa accelerazione g = 9,8 m/s2. Quindi il passeggero non influenzerà il pavimento dell'ascensore, cioè sperimenterà uno stato di assenza di gravità. Allora potrà fluttuare liberamente nello spazio della cabina dell'ascensore. Naturalmente, questo esperimento porta solitamente alla morte del soggetto. Ma c'è una situazione più comune. Quando l'ascensore inizia appena a scendere (cioè si muove a un ritmo accelerato, riprendendo la sua velocità normale), il tuo corpo non ha ancora raggiunto questa velocità e quasi non preme sul pavimento, il che significa che non pesa quasi nulla. Quindi, quando l'ascensore accelera e poi si muove in modo uniforme, anche tu ti muovi in ​​modo uniforme con esso, quindi, come al solito, premi con il tuo corpo sul supporto (il pavimento dell'ascensore), il che significa che non c'è stato di assenza di gravità.

Un volo su un veicolo spaziale in orbita attorno alla Terra non è altro che una caduta costante verso la Terra. Semplicemente, il dispositivo si muove in orbita ad altissima velocità (circa 8 km/sec), e cadendo sulla Terra (in verticale), riesce a percorrere una distanza tale in direzione orizzontale che, a causa della forma sferica del Terra, la distanza dalla sua superficie non diminuisce. Il corpo cade senza cadere. Paradosso? La realtà!

Cioè, la cabina della navicella è lo stesso ascensore caduto dai cavi. E tutti i corpi al suo interno sperimenteranno uno stato di assenza di gravità. Fluttueranno liberamente nella cabina della navicella e si verificheranno diversi effetti interessanti, di cui parlerò in uno dei post seguenti.

Per addestrare gli astronauti sulla Terra, possiamo creare brevemente uno stato di assenza di gravità. Un aereo speciale si tuffa lungo una traiettoria iperbolica, cioè cade effettivamente con l'accelerazione g, e anche le persone nella sua cabina cadono con la stessa accelerazione. Cioè, sono in uno stato di assenza di gravità. In questo modo, puoi creare l'assenza di gravità per un periodo di circa un minuto, dopodiché l'aereo passa dall'immersione alla salita, quindi si tuffa di nuovo e tutto si ripete di nuovo. Quindi l’assenza di gravità può essere creata sulla Terra.

È molto importante capirlo peso E peso i corpi, in senso stretto, non sono la stessa cosa, anche se nella vita di tutti i giorni si usa spesso il concetto di “peso” quando si parla di massa dei corpi. La definizione di peso corporeo è già stata data sopra. E la massa di un corpo è una misura della sua inerzia, cioè della capacità di mantenere il suo stato di riposo o di moto rettilineo uniforme quando esposto ad altri corpi che cercano di cambiare questo stato. L'interazione dei corpi è caratterizzata da una quantità come la forza. Quando il corpo è sottoposto a forza F, gli viene data l'accelerazione UN, a seconda del peso corporeo M:

a = F/m.

Vediamo che maggiore è la massa del corpo, minore è l'accelerazione , impartitogli da una forza della stessa grandezza. Se proviamo a testarlo prima sulla Terra e poi a bordo di una navicella spaziale (in assenza di gravità), vedremo che questa regola vale in entrambi i casi. Cioè, massa corporea e peso non sono la stessa cosa. Il peso corporeo può scomparire, ma il peso corporeo rimane sempre lo stesso.È vero, nella meccanica relativistica, la massa dei corpi può cambiare (aumentare all'infinito), ma questa è una storia completamente diversa, che, però, un giorno diventerà anche oggetto della nostra considerazione.

Nel frattempo ci rivediamo. Grazie a tutti coloro che hanno letto fino alla fine, perché il “multilibro” non è dato a tutti, ma solo ai più curiosi.