ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явление невесомости из "Механика Изд.3 " В космическом корабле, спутнике, падающем лифте, летящем только под действием силы тяжести самолете возникает так называемое явление невесомости. Любое тело, находящееся в корабле, спутйике и т. п., в то время, когда они подвержены только действию силы тяготения Земли (или других небесных тел), как бы теряет свой вес Космонавт свободно парит в кабине, ни на что не опираясь, он может положить свой карандаш в воздухе , и карандаш не будет падать. Жидкость, если она не смачивает стенки сосуда, стремится принять форму шара, и т. д. Прежде всего отметим, что все аппараты, в которых наблюдается состояние невесомости, находятся в состоянии ускоренного движения под действием только силы тяготения, в состоянии свободного падения. [c.156] Отсюда ясно, что при а = д получим Q = О, т. е. сила веса равна нулю, тело потеряет вес в лифте, движущемся с вертикальным ускорением д, будет наблюдаться явление невесомости. Сила инерции равна и противоположна силе тяготения — сумма этих сил равна нулю. Заметим, что лифт в это время может двигаться как вверх, так и вниз важно, чтобы ускорение его было равно ц и направлено вниз. [c.157] Такая же картина будет наблюдаться в космическом корабле или спутнике, так как они всегда имеют ускорение в том месте, где они пролетают, — ускорение, созданное силой тяготения. Спут -ник, движущийся по круговой орбите вокруг Земли, непрерывно падает т. е. он находится в состоянии падения, только ускорение силы тяготения всегда нормально к его траектории. На самолете при некоторой скорости полета летчик выбирает режим так, чтобы силы, действующие на самолет со сюроны воздуха (подъемная сила плюс сопротивление), полностью уравновешивались силой тяги тогда под действием силы тяжести самолет будет падать с ускорением я. Такой режим полета при современном состоянии техники может продолжаться около минуты, и летящие в самолете в это время наблюдают состояние невесомости. [c.157] Простейшие демонстрации явления невесомости в аудитории — это опыты, предложенные почти сто лет назад профессором Московского университета Н. А. Любимовым, — опыты с маятником на падающей рамке. [c.157] С падающей рамкой можно проделать еще и такой опыт. К рамке на пружине подвешен грузик (рис. 114, в) тогда во время падения рамки пружина, растянутая ранее грузиком, сожмется так, как если бы на ней не было никакого грузика, грузик как бы потерял вес (рис. 114, г). [c.158] Все эти явления легко объяснить, учитывая действие силы инерции и пренебрегая силами трения. При движении тела относительно ускоренно движущейся рамки на него действует направленная вверх сила инерции равная массе тела, умноженной на ускорение рамки. Ускорение рамки равно ускорению свободного падения g, поэтому сил-а инерции равна силе тяготения тела к Земле. Следовательно, на тело, движущееся или покоящееся относительно рамки, не действует никаких сил и оно или должно оставаться в покое, или двигаться прямолинейно и равномерно. Маятник, бывший в начале движения рамки в покое, остается недвижим относительно нее двигавшийся грузик маятника в момент начала падения рамки совершает равномерное движение вокруг точки подвеса, ибо на него действует только одна сила эта сила направлена к точке подвеса со стороны рамки и сообщает ему центростремительное ускорение при движении по кругу (масса рамки много больше массы маятника). Груз, висевший на пружине, не может теперь ее растянуть, ибо сила инерции и сила тяготения действуют на массу грузика в разные стороны и уравновешивают друг друга. [c.158] Можно объяснить эти явления и не прибегая к силе инерции, рассматривая движение грузика и рамки относительно Земли. [c.158] Аналогичные рассуждения можно провести и во всех других случаях. [c.159] Так же можно объяснить и невесомость на космическом корабле, движущемся в безвоздушном пространстве. Корабль имеет ускорение, созданное силами тяготения, относительно системы координат, связанной с Солнцем. В неинерциальной системе координат, связанной с кораблем, ко всем телам приложена сила инерции, направленная противоположно ускорению этой системы кроме того, на тела действует и сила тяготения. В случае движения снаряда (или космического корабля) по круговой орбите силой инерции является центробежная сила, которая и компенсирует действие силы тяготения на тела при движении их относительно снаряда. [c.159] Вернуться к основной статье