Pada ketinggian berapa keadaan tanpa bobot dimulai? Apa ini - tanpa bobot? Kondisi terjadinya keadaan tanpa bobot

Menurut hukum gravitasi universal, semua benda saling tarik menarik, dan gaya tarik menarik berbanding lurus dengan massa benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Artinya, ungkapan “tidak adanya gravitasi” sama sekali tidak masuk akal. Pada ketinggian beberapa ratus kilometer di atas permukaan bumi – tempat pesawat ruang angkasa berawak dan stasiun luar angkasa terbang – gaya gravitasi bumi sangat kuat dan praktis tidak berbeda dengan gaya gravitasi di dekat permukaan.

Jika secara teknis memungkinkan untuk menjatuhkan suatu benda dari menara setinggi 300 kilometer, benda tersebut akan mulai jatuh secara vertikal dan dengan percepatan jatuh bebas, seperti halnya benda tersebut jatuh dari ketinggian gedung pencakar langit atau dari ketinggian seseorang. Jadi, selama penerbangan orbital, gaya gravitasi tidak hilang atau melemah secara signifikan, tetapi dikompensasi. Seperti halnya perahu dan balon, gaya gravitasi bumi dikompensasi oleh gaya Archimedean, dan untuk pesawat bersayap - dengan gaya angkat sayap.

Ya, tapi pesawat terbang dan tidak jatuh, dan penumpang di dalam kabin tidak terbang seperti astronot di ISS. Selama penerbangan normal, penumpang merasakan berat badannya dengan sempurna, dan yang mencegahnya jatuh ke tanah bukanlah gaya angkat langsung, melainkan gaya reaksi tanah. Hanya dalam keadaan darurat atau penurunan tajam yang disebabkan secara artifisial, seseorang tiba-tiba merasa bahwa dia berhenti memberikan tekanan pada dukungan tersebut. Ketidakberdayaan muncul. Mengapa? Namun karena jika kehilangan ketinggian terjadi dengan percepatan yang mendekati percepatan jatuh bebas, maka tumpuan tersebut tidak lagi menghalangi penumpang untuk terjatuh – ia sendiri yang terjatuh.

spaceref.com Jelas bahwa ketika pesawat berhenti turun tajam, atau sayangnya jatuh ke tanah, maka akan terlihat jelas bahwa gravitasi belum hilang. Karena dalam kondisi terestrial dan dekat Bumi, efek keadaan tanpa bobot hanya mungkin terjadi saat terjatuh. Sebenarnya, long fall adalah penerbangan orbital. Sebuah pesawat ruang angkasa yang bergerak di orbit dengan kecepatan lepas dicegah agar tidak jatuh ke Bumi oleh gaya inersia. Interaksi gravitasi dan inersia disebut “gaya sentrifugal”, meskipun pada kenyataannya gaya seperti itu tidak ada, namun dalam beberapa hal hanya fiksi. Alat tersebut cenderung bergerak dalam garis lurus (tangensial terhadap orbit dekat Bumi), namun gravitasi bumi terus-menerus “memutar” lintasan pergerakannya. Di sini, percepatan gravitasi yang setara adalah apa yang disebut percepatan sentripetal, sehingga yang berubah bukanlah nilai kecepatannya, melainkan vektornya. Oleh karena itu, kecepatan kapal tetap tidak berubah, tetapi arah pergerakannya terus berubah. Karena pesawat ruang angkasa dan astronot bergerak dengan kecepatan dan percepatan sentripetal yang sama, pesawat ruang angkasa tidak dapat bertindak sebagai penopang yang ditekan oleh beban seseorang. Berat adalah gaya suatu benda yang bekerja pada suatu penyangga yang timbul dalam medan gravitasi dan mencegahnya jatuh. Tetapi sebuah kapal, seperti pesawat terbang yang turun tajam, tidak mencegahnya jatuh.

Oleh karena itu, sangatlah salah jika membicarakan tentang tidak adanya gravitasi bumi atau adanya “gayaberat mikro” (seperti yang lazim dalam sumber-sumber berbahasa Inggris) di orbit. Sebaliknya, gravitasi bumi menjadi salah satu faktor utama terjadinya fenomena tanpa bobot yang terjadi di atas kapal.

Kita dapat berbicara tentang gayaberat mikro yang sebenarnya hanya jika diterapkan pada penerbangan antarplanet dan ruang antarbintang. Jauh dari benda angkasa yang besar, gaya gravitasi bintang dan planet yang jauh akan menjadi sangat lemah sehingga akan timbul efek keadaan tanpa bobot. Kita telah membaca lebih dari sekali novel fiksi ilmiah tentang cara mengatasi hal ini. Stasiun luar angkasa yang berbentuk torus (roda kemudi) akan berputar pada poros tengahnya dan menciptakan tiruan gravitasi menggunakan gaya sentrifugal. Benar, untuk menciptakan gravitasi yang setara, Anda harus memberikan torus diameter lebih dari 200 m. Ada masalah lain yang terkait dengan gravitasi buatan. Jadi semua ini adalah masalah masa depan yang masih jauh.

), timbul sehubungan dengan tarikan gravitasi atau aksi gaya massa lainnya (khususnya, gaya inersia yang timbul selama percepatan gerak suatu benda).

Terkadang istilah tersebut digunakan sebagai sinonim untuk nama fenomena ini gayaberat mikro, yang tidak benar (memberikan kesan bahwa gravitasi tidak ada atau sangat kecil).

Penyebab

Keadaan tanpa bobot terjadi ketika gaya-gaya luar yang bekerja pada benda hanya bermassa (gaya gravitasi), atau medan gaya-gaya massa tersebut homogen secara lokal, yaitu gaya-gaya medan tersebut memberikan pengaruh yang sama pada semua partikel benda pada setiap posisi. percepatan besaran dan arah (yang bila bergerak dalam medan gravitasi bumi praktis terjadi jika dimensi benda kecil dibandingkan jari-jari bumi), atau kecepatan awal semua partikel benda sama besarnya dan arah (tubuh bergerak secara translasi).

Misalnya, sebuah pesawat ruang angkasa dan semua benda di dalamnya, setelah menerima kecepatan awal yang sesuai, bergerak di bawah pengaruh gaya gravitasi sepanjang orbitnya dengan percepatan yang hampir sama dengan percepatan bebas; baik benda itu sendiri maupun partikelnya tidak saling memberikan tekanan satu sama lain, yaitu, mereka berada dalam keadaan tidak berbobot. Pada saat yang sama, sehubungan dengan kabin perangkat, tubuh yang terletak di dalamnya dapat tetap diam di mana saja (bebas “menggantung” di ruang angkasa). Meskipun gaya gravitasi selama keadaan tanpa bobot bekerja pada semua partikel benda, tidak ada gaya permukaan eksternal yang dapat menyebabkan partikel saling bertekanan satu sama lain.

Dengan demikian, setiap benda yang dimensinya kecil dibandingkan dengan jari-jari bumi, yang melakukan gerak translasi bebas dalam medan gravitasi bumi, jika tidak ada gaya luar lainnya, akan berada dalam keadaan tanpa bobot. Hasilnya akan serupa dengan pergerakan medan gravitasi benda langit lainnya.

Cerita

Perubahan berat bola ketika jatuh bebas di dalam zat cair dicatat oleh Leibniz. Pada tahun 1892-1893 beberapa percobaan yang menunjukkan terjadinya keadaan tanpa bobot pada saat jatuh bebas dilakukan oleh profesor Universitas Negeri Moskow N.A. Lyubimov, misalnya pendulum yang dipindahkan dari posisi setimbang pada saat jatuh bebas tidak berayun.

Fitur aktivitas manusia dan teknologi

Dalam kondisi tanpa bobot di pesawat ruang angkasa, banyak proses fisik (konveksi, pembakaran, dll.) berlangsung secara berbeda dibandingkan di Bumi. Tidak adanya gravitasi, khususnya, memerlukan desain sistem khusus seperti pancuran, toilet, sistem pemanas makanan, ventilasi, dll. Untuk menghindari pembentukan zona stagnan di mana karbon dioksida dapat terakumulasi, dan untuk memastikan pencampuran seragam antara udara hangat dan dingin. , ISS, misalnya, memiliki banyak kipas yang terpasang. Makan dan minum, kebersihan diri, bekerja dengan peralatan dan, secara umum, aktivitas sehari-hari juga memiliki karakteristiknya sendiri dan mengharuskan astronot untuk mengembangkan kebiasaan dan keterampilan yang diperlukan.

Efek dari keadaan tanpa bobot pasti diperhitungkan dalam desain mesin roket berbahan bakar cair yang dirancang untuk diluncurkan dalam kondisi gravitasi nol. Komponen bahan bakar cair dalam tangki berperilaku sama persis dengan cairan apa pun (membentuk bola cair). Oleh karena itu, suplai komponen cair dari tangki ke saluran bahan bakar menjadi tidak mungkin. Untuk mengimbangi efek ini, digunakan desain tangki khusus (dengan pemisah media gas dan cair), serta prosedur sedimentasi bahan bakar sebelum menghidupkan mesin. Prosedur ini terdiri dari menyalakan mesin bantu kapal untuk akselerasi; sedikit akselerasi yang mereka hasilkan menyimpan bahan bakar cair di bagian bawah tangki, dari mana sistem pasokan mengarahkan bahan bakar ke saluran.

Dampaknya pada tubuh manusia

Ketika berpindah dari kondisi berat badan di dekat permukaan bumi ke kondisi tanpa bobot (terutama saat pesawat ruang angkasa memasuki orbit), sebagian besar astronot mengalami reaksi organisme yang disebut sindrom adaptasi ruang angkasa.

Ketika seseorang tinggal di luar angkasa dalam waktu lama (lebih dari seminggu), kekurangan berat badan mulai menyebabkan perubahan berbahaya tertentu pada tubuh.

Konsekuensi pertama dan paling jelas dari keadaan tanpa bobot adalah atrofi otot yang cepat: otot sebenarnya dimatikan dari aktivitas manusia, akibatnya semua karakteristik fisik tubuh menurun. Selain itu, akibat penurunan tajam aktivitas jaringan otot adalah berkurangnya konsumsi oksigen tubuh, dan akibat kelebihan hemoglobin, aktivitas sumsum tulang yang mensintesisnya (hemoglobin) dapat menurun.

Ada juga alasan untuk percaya bahwa keterbatasan mobilitas akan mengganggu metabolisme fosfor pada tulang, yang akan menyebabkan penurunan kekuatannya.

Berat dan gravitasi

Hilangnya berat sering kali disalah artikan dengan hilangnya daya tarik gravitasi, padahal hal ini tidak benar sama sekali. Contohnya adalah situasi di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Pada ketinggian 350 kilometer (ketinggian stasiun), percepatan gravitasi adalah 8,8/², hanya 10% lebih kecil dibandingkan di permukaan bumi. Keadaan tanpa bobot di ISS bukan muncul karena “kurangnya gravitasi”, tetapi karena pergerakan dalam orbit melingkar dengan kecepatan lepas pertama, yaitu kosmonot seolah-olah terus-menerus “jatuh ke depan” dengan kecepatan 7,9 km/detik.

Tanpa bobot di Bumi

Di Bumi, untuk tujuan eksperimental, keadaan tanpa bobot jangka pendek (hingga 40 detik) tercipta ketika sebuah pesawat terbang di sepanjang lintasan balistik, yaitu lintasan di mana pesawat akan terbang di bawah pengaruh gaya gravitasi. sendiri. Lintasan pada kecepatan rendah ini ternyata berbentuk parabola, oleh karena itu kadang-kadang disalahartikan sebagai “parabola”. Secara umum lintasannya berbentuk elips atau hiperbola.

Metode serupa digunakan untuk melatih astronot di Rusia dan Amerika. Di kokpit, sebuah bola digantung pada seutas tali, yang biasanya menarik tali tersebut ke bawah (jika pesawat diam atau bergerak beraturan dan lurus). Kurangnya ketegangan pada benang tempat bola digantung menunjukkan keadaan tidak berbobot. Oleh karena itu, pilot harus mengendalikan pesawat agar bola melayang di udara tanpa adanya tegangan pada tali. Untuk mencapai efek ini, bidang harus mempunyai percepatan konstan sebesar g dan diarahkan ke bawah. Dengan kata lain, pilot menciptakan gaya g nol. Kelebihan beban seperti itu dapat terjadi dalam waktu yang lama (hingga 40 detik) dengan melakukan manuver aerobatik khusus yang disebut “kegagalan di udara”. Pilot tiba-tiba mulai mendaki, memasuki lintasan “parabola”, yang berakhir dengan penurunan ketinggian yang sama tajamnya. Di dalam badan pesawat terdapat ruang tempat kosmonot masa depan berlatih; ini adalah kabin penumpang yang sepenuhnya berlapis kain tanpa kursi untuk menghindari cedera baik pada saat tidak berbobot maupun pada saat kelebihan beban.

Seseorang mengalami perasaan tidak berbobot (sebagian) yang serupa ketika terbang dengan penerbangan sipil saat mendarat. Namun, untuk alasan keselamatan penerbangan dan karena beban berat pada struktur pesawat, setiap pesawat terjadwal turun ketinggiannya, membuat beberapa putaran spiral yang panjang (dari ketinggian penerbangan 11 km ke ketinggian pendekatan sekitar 1-2 km). Artinya, penurunan dilakukan dalam beberapa kali lintasan, di mana selama beberapa detik penumpang merasa sedikit terangkat dari tempat duduknya. Perasaan serupa juga dialami pengendara yang akrab dengan jalur melewati perbukitan terjal saat mobil mulai meluncur turun dari atas.

Klaim bahwa pesawat melakukan manuver aerobatik seperti “Nesterov loop” untuk menciptakan keadaan tanpa bobot dalam jangka pendek hanyalah mitos belaka. Pelatihan dilakukan pada pesawat penumpang atau kargo produksi yang sedikit dimodifikasi, yang mana manuver aerobatik dan mode penerbangan serupa bersifat superkritis dan dapat menyebabkan kehancuran pesawat di udara atau keausan struktur pendukung yang cepat karena kelelahan.

Keadaan tanpa bobot dapat dirasakan pada saat awal jatuh bebas suatu benda di atmosfer, ketika hambatan udara masih kecil.

Ada beberapa pesawat yang mampu terbang dalam keadaan tanpa bobot tanpa berangkat ke luar angkasa. Teknologi ini digunakan baik untuk pelatihan oleh badan antariksa maupun untuk penerbangan komersial oleh individu. Penerbangan serupa dilakukan oleh maskapai penerbangan Amerika Zero Gravity, Roscosmos (dengan Il-76 MDK sejak 1988, penerbangan juga tersedia untuk perorangan), NASA (dengan Boeing KC-135), Badan Antariksa Eropa (dengan Airbus A-310) Penerbangan biasa memakan waktu sekitar satu setengah jam. Selama penerbangan, 10-15 sesi tanpa bobot dilakukan, untuk mencapainya pesawat melakukan penyelaman tajam. Durasi setiap sesi gravitasi nol adalah sekitar 25 detik. Lebih dari 15.000 orang telah terbang pada November 2017. Banyak orang terkenal yang pernah terbang dalam gravitasi nol dengan pesawat, termasuk: Buzz Aldrin, John Carmack, Tony Hawk, Richard Branson, Artemy Lebedev. Stephen Hawking juga melakukan penerbangan singkat pada 26 April 2007.

Centrifuge di Pabrik Pengolahan Pusat (Star City)

Suatu ketika, di salah satu gedung BPK, ada acara khusus alat sentrifugal dengan berat 300 ton dan diameter 18 m. Ini digunakan untuk mensimulasikan beban berlebih dalam kondisi terestrial dan, khususnya, memungkinkan Anda mengalami keadaan tanpa bobot fisiologis. Siapapun yang ingin mencoba kekuatan mesin centrifuge seberat 300 ton akan mengenakan pakaian bertekanan, kemudian duduk di kursi khusus, yang pertama-tama dihubungkan dengan banyak sensor. Kursi lengkap dengan sukarelawan yang duduk di dalamnya dibawa ke centrifuge dan, setelah terguling ke dalam, mesin dihidupkan. Rotasi dalam centrifuge berlangsung selama tiga menit; keadaan tanpa bobot dalam hal ini dicapai karena redistribusi cairan dalam tubuh. Dokter dan instruktur akan memantau pembacaan sensor selama tiga menit. Namun ada juga cara darurat untuk memperingatkan kelebihan beban yang tak tertahankan: di dalam centrifuge, seseorang harus memegang erat tuas khusus. Jika dia dibebaskan, dokter dan spesialis akan menerima sinyal darurat bahwa orang tersebut telah kehilangan kesadaran dan akan segera mematikan mesin centrifuge.

Biaya layanan: 55.000 rubel per orang

Telp.:

Hidrolab (Kota Bintang)

Tahun ini menandai tiga puluh tahun sejak mereka mulai melatih kosmonot sebelum terbang di laboratorium hidro Star City. Laboratoriumnya adalah kolam besar dengan panjang 23 m dan kedalaman 12 m, di dasarnya terdapat model ISS. Di sinilah para astronot berlatih sebelum pergi ke luar angkasa untuk pertama kalinya. Seperti di atraksi CTC lainnya, setiap orang menjalani pemeriksaan kesehatan wajib, kemudian mendengarkan ceramah teori, dan setelah itu - dan ini memakan waktu setidaknya setengah jam - mereka mengenakan pakaian antariksa yang rumit, berat, dan sangat kikuk, dilengkapi dengan pemberat timah khusus. (semuanya berbobot sekitar 200 kg) . Dan baru kemudian, dengan bantuan derek, para relawan diturunkan dengan hati-hati ke bawah. Penyelaman dilakukan dengan seorang instruktur, yang sekaligus memberikan tugas untuk memindahkan beberapa bagian model di bawah air dari satu tempat ke tempat lain. Pada kedalaman maksimum muncul perasaan tidak berbobot - mirip dengan yang dialami oleh astronot yang bekerja di luar angkasa. Seluruh proses memakan waktu empat jam; seseorang menghabiskan dua di bawah air. Harap diperhatikan: pesanan tidak diterima hingga bulan Juni.

Biaya layanan: 182.000 rubel per orang

Telp.: 526 38 42, 526 38 79, 526 78 55

Penerbangan dengan MiG-29

Cara lain untuk merasakan keadaan tanpa bobot adalah dengan ikut serta dalam penerbangan MiG-29. Selama manuver aerobatik, mereka yang berada di kokpit mengalami keadaan tanpa bobot, meski hanya beberapa detik. Penerbangan serupa untuk warga sipil diselenggarakan di Nizhny Novgorod. Acara ini berlangsung sepanjang hari dan dimulai pagi-pagi sekali: disarankan untuk tiba dan check-in di hotel sehari sebelumnya. Dalam hal ini, seorang instruktur akan datang ke hotel dan memberi tahu Anda tentang program yang akan datang. Anda perlu mendaftar satu setengah bulan sebelumnya agar dinas keamanan punya waktu untuk memeriksa apakah pendatang baru itu adalah mata-mata. Siapa pun yang telah diakui sebagai warga negara yang jujur diundang untuk memilih salah satu dari tiga kemungkinan program: penerbangan ke troposfer pada ketinggian 12 km, pada ketinggian 18 km, dan penerbangan ke stratosfer pada ketinggian 21 km. Dalam kasus terakhir, dari jendela kapal, langit berbintang akan terlihat di satu sisi, dan kontur bumi yang membulat di sisi lain. Tergantung pada ketinggian, penerbangan berlangsung dari 25 hingga 50 menit. Sebelum penerbangan, setiap orang menjalani pemeriksaan kesehatan sepintas: dokter memeriksa tekanan darah dan denyut nadi.

Biaya layanan: penerbangan di ketinggian 12 km - 380.000 rubel/orang; penerbangan di ketinggian 18 km - 480.000 rubel/orang; penerbangan di ketinggian 21 km - 595.000 rubel/orang.

Telp.: 645 07 02

Penerbangan di Il-76

Meskipun Star City tampaknya memonopoli ruang tanpa bobot, ada cara lain untuk merasakan kehidupan sehari-hari para astronot - penerbangan dengan Il-76, pesawat angkut militer Soviet. Semua aturan Pusat Pelatihan Kosmonot berlaku di sini: pemeriksaan kesehatan menyeluruh, dan kemudian persiapan sebelum penerbangan. Satu penerbangan berlangsung hingga satu setengah jam, dan selama waktu ini, seperti yang dikatakan penyelenggara, “hingga sepuluh mode tanpa bobot dilakukan” masing-masing selama 25 detik. Keadaan tanpa bobot menemukan 15 pemberani di dalamnya selama penerbangan di sepanjang kurva Kepler. Menurut pihak penyelenggara, wisatawan dapat memesan pembuatan video di pesawat, namun di sini Anda harus bersiap menghadapi beberapa kejadian - banyak orang yang merasa mual karena kebiasaan. Perhatian: penerbangan telah dihentikan sementara, tetapi dijanjikan akan segera dilanjutkan.

Biaya layanan: 1.800.000 untuk rombongan 15 orang

Terowongan angin

Terowongan angin membuat Anda merasa seperti seorang aeronaut: aliran udara mengangkat seseorang dan menahan Anda di udara, melemparkan Anda ke arah yang berbeda. Sensasi ini, tentu saja, bukanlah tanpa bobot dalam arti sebenarnya, tetapi terowongan angin memungkinkan Anda melayang pada ketinggian hingga 10 m dengan lebar aliran 4 m. Keuntungan utama terowongan angin dibandingkan dengan semua cara di atas relatif murah dan tidak adanya pemeriksaan kesehatan. Ditambah lagi, ini sepenuhnya aman. Banyak skydivers, misalnya, berlatih di terowongan angin. Di area penerbangan, semua dinding dilapisi kain lembut, tidak ada benda keras, dan jaring pelindung khusus melembutkan jatuhnya setelah mesin dimatikan. Selain itu, selalu ada instruktur berpengalaman di dekatnya yang mengontrol penerbangan setiap menitnya. Durasi penerbangan yang disarankan untuk anak perempuan adalah lima menit; untuk seorang pria - hingga sepuluh. Bahkan anak-anak (dari usia 5 tahun) pun dapat terbang di terowongan angin, karena tidak perlu menjadi seorang atlet dengan ambang pertahanan diri yang rendah. Sesuai jadwal, peminat wajib mendengarkan baik-baik instruktur yang akan memberi tahu secara detail cara tetap mengikuti arus udara. Selanjutnya, Anda harus mengenakan pakaian terusan khusus, mengenakan helm, lalu sedikit latihan dan - lepas landas! Perhatian: kecepatan angin di terowongan angin mencapai 200 km/jam.

Biaya layanan: 4 menit - 3500 rubel per orang; 10 menit - 6500 rubel

Ruang perampasan sensorik (mengambang)

Kesempatan lain untuk menemukan diri Anda dalam keadaan tanpa bobot bersyarat adalah dengan berbaring selama satu atau dua jam di ruang perampasan sensorik (ruang apung). Klien dijanjikan bahwa “daya apung yang diperoleh tubuh berkat larutan garam menghilangkan efek gravitasi, membuat seseorang hampir mengalami keadaan tanpa bobot”. Tangki pelampung, yang kedalamannya sekitar 30 cm, sedikit lebih lebar dari tempat tidur ganda; itu berisi larutan berair yang dibuat dari 400 kg garam. Termostat mempertahankan suhu konstan sekitar 35 derajat Celcius. Dipercaya bahwa ini adalah suhu optimal di mana kebanyakan orang tidak merasakan panas atau dingin dan dengan cepat berhenti merasakan kontak air dengan tubuh. Di dalam ruang pelampung, seseorang mendapati dirinya terisolasi dari rangsangan eksternal: tidak ada suara, cahaya, bau yang menembus ke dalamnya.

Biaya layanan: 2000 rubel per prosedur dalam 1 jam

Tanpa bobot

Astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional

Membakar lilin di Bumi (kiri) dan dalam gravitasi nol (kanan)

Tanpa bobot- keadaan di mana gaya interaksi suatu benda dengan suatu tumpuan (berat benda), yang timbul sehubungan dengan tarikan gravitasi, aksi gaya massa lainnya, khususnya gaya inersia yang timbul selama percepatan gerak suatu benda, adalah absen. Terkadang Anda dapat mendengar nama lain untuk efek ini - gayaberat mikro. Nama ini salah untuk penerbangan dekat Bumi. Gravitasi (gaya tarik menarik) tetap sama. Namun saat terbang dalam jarak yang jauh dari benda langit, ketika pengaruh gravitasinya dapat diabaikan, gayaberat mikro justru muncul.

Untuk memahami esensi dari keadaan tanpa bobot, kita dapat melihat sebuah pesawat terbang yang terbang di sepanjang lintasan balistik. Metode serupa digunakan untuk melatih astronot di Rusia dan Amerika. Di dalam kokpit, sebuah beban digantungkan pada sebuah tali, yang biasanya menarik tali tersebut ke bawah (jika pesawat diam atau bergerak beraturan dan lurus). Ketika benang tempat bola digantung tidak dikencangkan, keadaan tidak berbobot terjadi. Oleh karena itu, pilot harus mengendalikan pesawat agar bola menggantung di udara dan talinya tidak kencang. Untuk mencapai efek ini, pesawat harus mempunyai percepatan ke bawah yang konstan g. Dengan kata lain, pilot menciptakan gaya g nol. Kelebihan beban seperti itu dapat terjadi dalam waktu yang lama (hingga 40 detik) dengan melakukan manuver aerobatik khusus (yang tidak memiliki nama selain “kegagalan di udara”). Pilot menurunkan ketinggian secara tajam; pada ketinggian penerbangan standar 11.000 meter, hal ini menghasilkan waktu “tanpa bobot” yang diperlukan selama 40 detik; Di dalam badan pesawat terdapat ruang tempat kosmonot masa depan berlatih; memiliki lapisan lembut khusus di dinding untuk menghindari cedera saat naik dan turun ketinggian. Seseorang mengalami perasaan seperti tidak berbobot saat terbang dengan penerbangan sipil saat mendarat. Namun demi keselamatan penerbangan dan beban berat pada struktur pesawat, penerbangan sipil menurunkan ketinggian dengan melakukan beberapa putaran spiral panjang (dari ketinggian penerbangan 11 km ke ketinggian pendekatan sekitar 1-2 km). Itu. Penurunan dilakukan dalam beberapa kali lintasan, di mana penumpang selama beberapa detik merasa diangkat dari kursi. (Perasaan yang sama juga dirasakan oleh pengendara yang akrab dengan rute yang melewati bukit terjal, saat mobil mulai meluncur ke bawah dari atas) Klaim bahwa pesawat melakukan manuver aerobatik seperti “Nesterov loop” untuk menciptakan keadaan tanpa bobot dalam jangka pendek tidak lebih dari sekedar mitos. Pelatihan dilakukan pada kendaraan kelas penumpang atau kargo produksi yang sedikit dimodifikasi, yang mana manuver aerobatik dan mode penerbangan serupa bersifat superkritis dan dapat menyebabkan kehancuran kendaraan di udara atau kegagalan cepat pada struktur pendukung.

Keunikan aktivitas manusia dan pengoperasian peralatan dalam kondisi tanpa bobot

Dalam kondisi tanpa bobot di pesawat ruang angkasa, banyak proses fisik (konveksi, pembakaran, dll.) berlangsung secara berbeda dibandingkan di Bumi. Tidak adanya gravitasi, khususnya, memerlukan desain sistem khusus seperti pancuran, toilet, sistem pemanas makanan, ventilasi, dll. Untuk menghindari pembentukan zona stagnan di mana karbon dioksida dapat terakumulasi, dan untuk memastikan pencampuran seragam antara udara hangat dan dingin, ISS, misalnya, memasang sejumlah besar kipas. Makan dan minum, kebersihan diri, bekerja dengan peralatan dan, secara umum, aktivitas sehari-hari juga memiliki karakteristiknya sendiri dan mengharuskan astronot untuk mengembangkan kebiasaan dan keterampilan yang diperlukan.

Dampak keadaan tanpa bobot pada tubuh manusia

Ketika berpindah dari kondisi gravitasi bumi ke kondisi tanpa bobot (terutama saat pesawat ruang angkasa memasuki orbit), sebagian besar astronot mengalami reaksi organisme yang disebut sindrom adaptasi ruang angkasa.

Ketika seseorang tinggal di luar angkasa untuk waktu yang lama (beberapa minggu atau lebih), kurangnya gravitasi mulai menyebabkan perubahan negatif tertentu pada tubuh.

Ada juga alasan untuk percaya bahwa keterbatasan mobilitas akan mengganggu metabolisme fosfor pada tulang, yang akan menyebabkan penurunan kekuatannya.

Berat dan gravitasi

Hilangnya berat sering kali disalahartikan sebagai hilangnya daya tarik gravitasi. Ini salah. Contohnya adalah situasi di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS). Pada ketinggian 350 kilometer (ketinggian stasiun), percepatan gravitasi adalah 8,8/², hanya 10% lebih kecil dibandingkan di permukaan bumi. Keadaan tanpa bobot di ISS bukan muncul karena “kurangnya gravitasi”, tetapi karena pergerakan dalam orbit melingkar dengan kecepatan lepas pertama, yaitu kosmonot seolah-olah terus-menerus “jatuh ke depan” dengan kecepatan 7,9 km/detik.

Tanpa bobot di Bumi

Di Bumi, untuk tujuan eksperimental, keadaan tanpa bobot jangka pendek (hingga 40 detik) tercipta ketika sebuah pesawat terbang di sepanjang bidang parabola (dan faktanya, balistik, yaitu bidang yang dilalui pesawat tersebut. terbang di bawah pengaruh gaya gravitasi saja; lintasan ini berbentuk parabola hanya jika pada kecepatan rendah; untuk satelit lintasannya berbentuk elips, lingkaran atau hiperbola. Keadaan tanpa bobot dapat dirasakan pada saat awal jatuh bebas suatu benda di atmosfer, ketika hambatan udara masih kecil.

Tautan

Kamus Astronomi Sanko N.F.
Video parabola gravitasi nol dari studio televisi Roscosmos

Catatan

Yayasan Wikimedia. 2010.

Sinonim:

Lihat apa itu “Tanpa Bobot” di kamus lain:

Tanpa bobot... Buku referensi kamus ejaan

Ringan, halus, lemah, tidak berbobot hidro, tidak penting, lapang Kamus sinonim Rusia. tanpa bobot lihat ringan 1 Kamus sinonim bahasa Rusia. Panduan praktis. M.: bahasa Rusia. Z.E.Alexandrova... Kamus sinonim

Suatu kondisi di mana gaya luar yang bekerja pada suatu benda tidak menyebabkan partikel-partikelnya saling menekan satu sama lain. Di medan gravitasi bumi, tubuh manusia merasakan tekanan seperti rasa berat. Keadaan tanpa bobot terjadi ketika... Kamus Ensiklopedis Besar

Ensiklopedia modern

Keadaan tanpa bobot, suatu keadaan yang dialami oleh suatu benda dimana pengaruh berat tidak terwujud. Keadaan tanpa bobot dapat dialami di luar angkasa atau saat jatuh bebas, meskipun ada tarikan gravitasi dari benda yang “berbobot”. astronot... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

Keadaan suatu benda material yang bergerak dalam medan gravitasi, dimana gaya gravitasi yang bekerja padanya atau gerakan yang dilakukannya tidak menimbulkan tekanan pada benda satu sama lain. Jika suatu benda diam dalam medan gravitasi bumi pada bidang horizontal,... ... Ensiklopedia fisik

Tanpa bobot- TANPA BERAT, suatu keadaan di mana gaya luar yang bekerja pada suatu benda tidak menyebabkan partikel-partikelnya saling menekan satu sama lain. Keadaan tanpa bobot terjadi ketika suatu benda bergerak bebas dalam medan gravitasi (misalnya, saat jatuh vertikal, gerakan sepanjang... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar

Mengapa benda di pusat bumi tidak berbobot?

Pertama-tama, mari kita coba memahami gagasan baron: dia mengklaim bahwa di pusat bumi penduduknya akan tertarik. ke segala arah sama, dan karena itu akan berada dalam keadaan tidak berbobot. Untuk membuat gagasan ini lebih jelas, pertimbangkan situasi ketika titik tersebut bermassa M terletak di tengah-tengah cincin yang terdiri dari sejumlah besar massa titik M(Gbr. 6.1).

Jelas bahwa setiap dua massa terletak berlawanan M menarik penghuni ke arah yang berlawanan dengan gaya yang besarnya sama. Oleh karena itu, resultan semua gaya yang diterapkan pada suatu massa titik M, sama dengan nol.

Dalam situasi serupa akan ada penyewa yang berlokasi di tengah bumi.

Mengapa Profesor takut jika berat penduduk di pusat bumi akan menjadi sangat besar? Dia hanya mengingat rumus hukum gravitasi universal dari buku pelajaran sekolah: di mana M Dan M- massa benda, dan R- jarak antara mereka. Ia memutuskan, karena di pusat bumi jarak antara penghuni dan bumi adalah nol, ternyata seperti itu

Profesor lupa bahwa hukum gravitasi universal hanya berlaku untuk titik massa, yaitu benda-benda yang ukurannya dalam kondisi masalah ini dapat diabaikan dibandingkan dengan jarak antara benda-benda tersebut. Perkiraan seperti itu, misalnya, cukup dapat diterima ketika menghitung pergerakan planet-planet mengelilingi Matahari, tetapi dalam kondisi tugas kita, tentu saja tidak mungkin untuk menganggap Bumi sebagai massa titik!

Bagaimana perubahan berat benda saat mendekati pusat bumi?

Pengusaha tersebut mengklaim bahwa semakin kita menyelam lebih dalam ke bumi, berat badan kita akan bertambah meningkatkan, dan baron, sebaliknya, dilihat dari gambar yang ditampilkan di poster, percaya bahwa semakin dalam bawah tanah penyewa, semakin lebih sedikit dia menimbang. Yang mana yang benar? Keduanya benar! Memang saat menyelam hingga kedalaman 2000 km, berat badan meningkat, dengan perendaman lebih lanjut - berkurang, dan di pusat bumi menjadi sama dengan nol!

Mari kita lihat masalah ini lebih terinci.

Berapa berat benda yang berada di dalam cangkang bola?

Misalkan massa titik m berada pada titik tersebut HAI" di dalam cangkang bola dengan jari-jari R(Gbr. 6.2) dan misalkan massa per satuan luas permukaan bola sama dengan ρ.

Mari kita buktikan resultan semua gaya gravitasi yang bekerja pada suatu titik bermassa M dari sisi bola sama dengan nol.

1. Bangunlah dua permukaan kerucut sempit dengan sudut bukaan kecil α dan titik sudut yang sama di titik tersebut HAI", seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6.3. Permukaan berbentuk kerucut ini akan “memotong” potongan permukaan pada bola yang kira-kira dianggap datar, yang cukup dapat diterima jika sudut α sangat kecil.

2. Area “potongan” yang dipotong pada bola S 1 Dan S 2 sebanding dengan kuadrat "diameter" - segmennya AB Dan CD. Membiarkan AB = k·CD, Kemudian S 1 = k 2 ·S 2, hubungan yang sama berlaku untuk massa potongan: m 1 = k 2· m 2

3. Perhatikan sudutnya ABC Dan ADC. Mereka sama, seolah-olah tertulis dalam lingkaran dan didukung oleh busur yang sama AC, jadi mari kita nyatakan dengan satu huruf φ.

4. Dua sudut (α dan φ) suatu segitiga HAI"AB sama dengan dua sudut suatu segitiga HAI"DC, oleh karena itu, segitiga-segitiga ini sebangun. Dari persamaan segitiga maka jika R 1,R 2 adalah jarak dari benda ke pusat massa bagian-bagian bola yang bersesuaian, maka R 1 = k· R 2.

5. Mari kita cari perbandingan gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda bermassa M, terletak di titik tersebut HAI", dari sisi benda bermassa m 1 Dan m 2, yang dapat dianggap seperti titik (karena ukurannya sangat kecil).

Itu adalah F 1=F 2, yang berarti resultan gaya-gaya tersebut adalah nol.

6. Tetapi seluruh permukaan bola dapat dibagi menjadi pasangan-pasangan “potongan” yang letaknya berlawanan, dan setiap pasangan tersebut akan menghasilkan resultan yang sama dengan nol.

Artinya gaya total yang bekerja dari bola pada titik massa M, sama dengan nol. Artinya, bola tidak berfungsi sama sekali ke massa titik yang terletak di dalamnya, di mana pun massa titik tersebut berada (sama sekali tidak perlu berada di tengah bola!).

Berapa berat benda yang berada di dalam lapisan bola?

Sekarang kita beralih dari bola tipis ke lapisan bola dengan ketebalan terbatas. Biarkan titiknya menjadi massa M sekarang berada di dalam lapisan bola (Gambar 6.4).

Jelas bahwa lapisan bola dengan ketebalan terbatas dapat dibagi menjadi banyak lapisan bola konsentris yang sangat tipis dengan ketebalan yang sangat kecil - praktis berbentuk bola. Dan setiap bola tersebut, seperti yang baru saja kita ketahui, tidak mempengaruhi massa titik yang terletak di dalamnya. Akibatnya, lapisan bola tidak akan bekerja sama sekali ke massa titik yang terletak di dalamnya.

Titik massa di dalam bola homogen

Sekarang mari kita beralih ke kasus yang lebih rumit: biarkan titiknya bermassa M terletak di dalam bola berjari-jari seragam R dan kepadatan ρ pada jarak tertentu R dari bagian tengah bola (Gbr. 6.5). Bagian bola di luar massa titik adalah lapisan bola terluar, yang, seperti telah kita buktikan, bekerja pada massa titik. tidak akan, dan bagian dalam bola besar (bola kecil berjari-jari R) akan menarik massa titik kita dengan gaya dimana M= adalah massa bola kecil. Mengganti nilainya M ke dalam rumus untuk F, kita mendapatkan:

Artinya, gaya gravitasi berbanding lurus dengan jarak ke pusat bola. Jelas bahwa jika R= 0, maka F = 0.

Jadi, jika Bumi ada homogen bola, maka berat badan sebenarnya berangsur-angsur berkurang seiring dengan kedalaman, dan Baron Munchausen benar sekali. Namun kenyataannya Bumi bukan bola homogen: kepadatannya berubah seiring dengan kedalaman - yaitu meningkat.

Saat menyelam ke dalam tambang, besarnya gravitasi dipengaruhi oleh dua faktor: di satu sisi, jarak ke pusat bumi berkurang, sehingga gaya gravitasi bertambah:

dan di sisi lain, massa bola “kecil” berada di bawah tubuh terbenam:

Pertanyaannya adalah faktor manakah yang mempunyai pengaruh lebih besar terhadap besarnya gravitasi. Mari kita lihat dua kasus ekstrem.

1. Biarkan lapisannya berbentuk bulat di atas massa titik M(lihat Gambar 6.5) memiliki massa jenis yang sangat kecil (ρ → 0), maka massa bola “kecil” dengan jari-jari R persis sama dengan massa bola “besar” yang berjari-jari R. Kemudian gravitasi di kejauhan R < R itu akan terlihat jelas dari pusat lagi gravitasi di kejauhan R dari pusat. Artinya, dalam hal ini, saat menyelam ke dalam tambang, gaya gravitasi akan meningkat.

2. Misalkan bola “kecil” mempunyai massa jenis nol (lihat Gambar 6.5), yaitu seluruh massa terkonsentrasi pada lapisan bola di atas massa titik M. Lalu sudah di kejauhan R dari pusat gaya gravitasi akan menjadi nol:

Seperti yang telah kami katakan, Bumi adalah bola heterogen, dan kepadatan lapisan atasnya jauh lebih kecil daripada kepadatan lapisan dalam. Oleh karena itu, ketika menyelam di bawah tanah hingga kedalaman sekitar 2000 km, efek pertama terjadi - gaya gravitasi meningkat: dan kemudian gaya gravitasi mulai berkurang - efek penurunan massa bola "kecil" terjadi.

Berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk sampai ke lantai paling bawah?

Sekarang mari kita jawab Insinyur kita, yang terutama tertarik pada kelayakan praktis proyek: berapa lama waktu yang dibutuhkan penyewa gedung pencakar langit terbalik untuk turun ke apartemennya jika dia tinggal di tengah-tengah bumi?

Mari kita asumsikan bahwa elevator mula-mula akan mengalami percepatan hingga kecepatan yang cukup tinggi (katakanlah, 1 km/s), kemudian ia akan bergerak dengan kecepatan tersebut selama beberapa waktu, dan pada akhir perjalanan ia akan melambat. Maka butuh waktu untuk turun ke pusat bumi

Sebagai kesimpulan, kami mencatat kesulitan lain dalam implementasi praktis proyek ini: harus ada rumah benar-benar tersegel, pertama, dan Sangat tahan lama, kedua, karena tekanan atmosfer di pusat bumi akan sangat mengerikan!

Mari kita perkirakan berapa tekanan udara di tambang yang kedalamannya “hanya” 100 km. (Perhatikan bahwa sumur modern terdalam belum melebihi 12 km.) Kita asumsikan bahwa di permukaan bumi tekanan atmosfer adalah 100.000 Pa, dan kepadatan udara adalah 1,29 kg/m3 dan tidak berubah seiring kedalaman (sebenarnya Faktanya , kepadatannya, tentu saja, meningkat seiring dengan kedalaman, sehingga perkiraan kami akan diremehkan).

Maka tekanan yang dibutuhkan akan sama dengan:

P=hal+ ρ gh≈ 100.000 Pa + 1,29 kg/m 3 9,8 m/s 2 100000 m =

1364200 Pa ≈ 13,6 atm.

Tekanan yang sama di bawah air pada kedalaman 136 m! Namun untuk saat ini kita hanya membicarakan kedalaman 100 km, dan pusat bumi berada pada kedalaman 6400 km!

Kami tidak akan memikirkan kesulitan-kesulitan yang terkait dengan fakta bahwa jauh di bawah tanah, bumi, secara halus, sedikit panas. Mungkin seseorang akan menyarankan prinsip untuk mendinginkan gedung pencakar langit yang terbalik?