失重
完全或几乎完全失重的感觉称为失重。失重是绕地球飞行的宇航员的普遍感受。在轨道上运行的宇航员所感受到的感觉与在游乐园游乐设施中被悬浮在座位上方一小段时间的任何人所感受到的感觉相似。在每种情况下,失重感的原因都是相同的。
什么是失重?
失重是一个术语,用于表达完全或几乎完全失重的体验。失重是绕地球轨道运行的宇航员的普遍感觉。在轨道上的宇航员所感受到的这些感觉与在游乐园骑行中暂时悬浮在座位上方的任何人所感受到的感觉相似。
When your body is in free fall and the acceleration is downward at gravity, you are said to be weightless. The term “zero gravity” can be used to describe this state. When there is no support of force on our bodies, we are said to be weightless.
为什么我们会感到失重?
当万有引力为零时,就会发生失重。我们之所以感到重量,是因为在我们的身体由于万有引力在地面上产生了一个力之后,地球对我们的身体施加了一个相等且相反的力。当在 g 下自由落下时,没有任何固体物体可以对我们施加力,给我们一种失重的感觉。
经历失重的人感觉好像没有任何外部物品接触他或她的身体。换句话说,当所有的接触力都消失时,失重的体验就存在了。上述感觉在自由落体中很常见。重力是自由落体过程中作用在身体上的唯一力。没有反作用力就无法感应重力,因为它是一种非接触力。当你自由落体时,你会因此感到失重。
重要的是要了解失重只是一种感觉,而不是与减肥者相关的现实。失重更多的是关于接触力的存在和不存在,而不是关于重量。
为什么宇航员在太空中感觉失重?
由于在太空中没有外部接触力推或拉宇航员,他们会体验到失重的感觉。施加在他们身上的唯一力是重力。重力是一种无法感觉到的远距离作用力,因此它无法给您一种重量感。
许多学生认为,宇航员经历失重是因为太空中没有引力。这是不正确的。如果这是真的,就会违反圆周运动原理。如果有人认为太空中没有重力是失重的原因,那么人们为什么要在太空中绕行呢?
太空中的重力是否小于地球上的重力?
在太空中作用于宇航员的重力无疑小于作用于地球表面的重力。然而,它不足以解释显着的体重减轻。如果空间站在地球表面上方 800 公里的高度运行,则在该位置 g 的值将从 9.8 m/s2 降低到 7.35 m/s2 左右。
虽然它确实有助于宇航员减肥,但它并不能解释完全失重的感觉。因为它们正朝着地球自由落体,由于缺乏支撑它们的表面,它们感觉完全失重。
避免失重的方法
失重与涉及非均匀力的当代人类体验形成对比,例如:
- 当车辆在再入或使用降落伞期间由于大气阻力而减速时,
- 坐在地上的椅子上、站在地上等重力被地面的支撑力抵消的活动,
- 当航天器执行轨道操纵或火箭发动机在发射阶段提供推力时,
- 当机翼产生的升力产生支撑力时,在飞机上飞行。
当物品不是失重时,如上述示例中,力以不均匀的方式作用在物品上。阻力、气动升力和推力都是非均匀力,它们作用于点或表面,而不是作用于物体的总质量,从而导致重量现象。这种不均匀的力也可以在与另一个物品接触时转移到一个物品上,例如当一个人的脚接触到地球表面或当降落伞安全带接触到一个人的身体时。
示例问题
问题 1:为什么我们在空间中会感到失重?
回答:
A person might feel weightlessness in space as there is nothing to oppose the force of gravity. Since, there is ground or normal force to be opposed for, so the person feels weightlessness.
问题2:太空中真的是零重力吗?
回答:
Some individuals believe that space has no gravity. In truth, there is a minor amount of gravity everywhere in space. The moon is held in orbit around Earth by gravity. Gravity, on the other hand, weakens with distance.
问题 3:想象一下在秋千上来回摆动。你什么时候感到“失重”?
回答:
Only when you have a net zero force will you feel weightless.
You must not be speeding despite the fact that you are moving. You’re catapulted up at the top of the swing, and you’ll experience a net zero force owing to your upward momentum, which is equivalent to gravitational force but in the opposite (upward) direction. This situation happens when you are still in the air, i.e. at the top of the swing.
问题4:太空中的重力比地球上的重力小还是大?
回答:
The force of gravity operating on an astronaut in space is unquestionably smaller than that acting on the surface of the Earth. However, it is not modest enough to account for a significant weight loss.
问题5:避免失重的方法有哪些?
回答:
Contact or normal or non-uniform force is required to avoid weightlessness. Drag, aerodynamic lift and thrust are all non-uniform forces that operate on a point or surface rather than acting on an object’s total mass, resulting in the weight phenomenon.