Անկշռության վիճակ ցամաքային պայմաններում. Ի՞նչ է անկշռությունը ֆիզիկոսի և տիեզերագնացության տեսանկյունից: Տեսեք, թե ինչ է «անկշռությունը» այլ բառարաններում

Մոմ վառվում է Երկրի վրա (ձախ) և զրոյական գրավիտացիայի (աջ)

Անկշռություն- վիճակ, որում չկա մարմնի փոխազդեցության ուժ հենարանի կամ կախոցի (մարմնի քաշի) հետ, որը առաջանում է գրավիտացիոն ձգողության կամ զանգվածային այլ ուժերի ազդեցությամբ (մասնավորապես, իներցիայի ուժը, որն առաջանում է արագացված շարժումից. մարմինը).

Երբեմն տերմինը օգտագործվում է որպես այս երեւույթի անվանման հոմանիշ։ միկրոգրավիտացիա, որը սխալ է (տպավորություն է ստեղծվում, որ ձգողականությունը բացակայում է կամ աննշանորեն փոքր է)։

Պատճառները

Անկշռության վիճակը տեղի է ունենում, երբ մարմնի վրա ազդող արտաքին ուժերը միայն զանգված են (գրավիտացիոն ուժեր), կամ այդ զանգվածային ուժերի դաշտը տեղային միատարր է, այսինքն՝ դաշտային ուժերը փոխանցվում են մարմնի բոլոր մասնիկներին նրա յուրաքանչյուր մասում։ տեղավորում է մեծությամբ և ուղղությամբ նույն արագացումները (որը Երկրի գրավիտացիոն դաշտում շարժվելիս գործնականում տեղի է ունենում, եթե մարմնի չափերը փոքր են՝ համեմատած Երկրի շառավիղի հետ), կամ բոլոր մասնիկների սկզբնական արագությունները։ մարմինը մոդուլով և ուղղությամբ նույնն է (մարմինը շարժվում է առաջ):

Օրինակ, տիեզերանավը և դրա մեջ գտնվող բոլոր մարմինները, ստանալով համապատասխան սկզբնական արագություն, գրավիտացիոն ուժերի ազդեցության տակ շարժվում են իրենց ուղեծրերի երկայնքով գրեթե նույն արագացումներով, կարծես ազատ են. ոչ իրենք մարմինները, ոչ էլ դրանց մասնիկները փոխադարձ ճնշում չեն գործադրում միմյանց վրա, այսինքն՝ գտնվում են անկշռության վիճակում։ Միևնույն ժամանակ, ապարատի խցիկի հետ կապված, դրանում տեղակայված մարմինը կարող է մնալ ցանկացած վայրում հանգստի վիճակում (ազատ «կախվել» տարածության մեջ): Չնայած անկշռության ժամանակ գրավիտացիոն ուժերը գործում են մարմնի բոլոր մասնիկների վրա, չկան արտաքին մակերեսային ուժեր, որոնք կարող են առաջացնել մասնիկների փոխադարձ ճնշումներ միմյանց վրա:

Այսպիսով, ցանկացած մարմին, որի չափերը փոքր են՝ համեմատած երկրի շառավիղի հետ, դարձնելով ազատ առաջ շարժումԵրկրի գրավիտացիոն դաշտում, կամք, այլի բացակայության դեպքում արտաքին ուժերլինել անկշռության վիճակում. Արդյունքը նման կլինի ցանկացած այլ երկնային մարմինների գրավիտացիոն դաշտում շարժման դեպքում:

Պատմություն

Գնդիկի քաշի փոփոխությունը հեղուկի մեջ ազատ անկման ժամանակ նկատել է Լայբնիցը։ 1892-1893 թթ. Մոսկվայի պետական ​​համալսարանի պրոֆեսոր Ն.Ա.Լյուբիմովի կողմից սահմանվել են մի քանի փորձեր, որոնք ցույց են տալիս ազատ անկման ժամանակ անկշռության առաջացումը, օրինակ՝ ազատ անկման ժամանակ հավասարակշռությունից հանված ճոճանակը չի ճոճվել:

Մարդու գործունեության և տեխնոլոգիայի աշխատանքի առանձնահատկությունները

Տիեզերանավի վրա անկշռության պայմաններում շատ ֆիզիկական գործընթացներ (կոնվեկցիա, այրում և այլն) տարբեր կերպ են ընթանում, քան Երկրի վրա: Հատկապես ձգողականության բացակայությունը պահանջում է այնպիսի համակարգերի հատուկ նախագծում, ինչպիսիք են ցնցուղները, զուգարանները, սննդի ջեռուցման համակարգերը, օդափոխությունը և այլն: Խուսափելու լճացած գոտիների ձևավորումից, որտեղ ածխաթթու գազը կարող է կուտակվել, և ապահովել տաք և սառը համաչափ խառնուրդ: օդը, ISS-ում, օրինակ, տեղադրված է մեծ թվովերկրպագուներ. Ուտելն ու խմելը, անձնական հիգիենան, սարքավորումների հետ աշխատելը և, առհասարակ, սովորական առօրյա գործունեությունը նույնպես ունեն իրենց առանձնահատկությունները և տիեզերագնացից պահանջում են զարգացնել սովորություններն ու անհրաժեշտ հմտությունները։

Անկշռության ազդեցությունը անխուսափելիորեն հաշվի է առնվում հեղուկ շարժիչով հրթիռային շարժիչի նախագծման ժամանակ, որը նախատեսված է անկշռության պայմաններում գործարկվելու համար: Հեղուկ վառելիքի բաղադրիչները տանկերում իրենց պահում են ճիշտ այնպես, ինչպես ցանկացած հեղուկ (ձևավորում են հեղուկ գնդիկներ): Այդ իսկ պատճառով հեղուկ բաղադրիչների մատակարարումը տանկերից վառելիքի գծեր կարող է դառնալ անհնար: Այս էֆեկտը փոխհատուցելու համար օգտագործվում է տանկերի հատուկ ձևավորում (գազի և հեղուկ միջավայրի բաժանարարներով), ինչպես նաև շարժիչը գործարկելուց առաջ վառելիքի նստեցման կարգը: Նման ընթացակարգը բաղկացած է արագացման համար նավի օժանդակ շարժիչները միացնելուց. աննշան արագացումը, որ նրանք ստեղծում են խանգարումներ հեղուկ վառելիքտանկի հատակին, որտեղից մատակարարման համակարգը վառելիքն ուղղում է գծերի մեջ:

Ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա

Երկրի մակերևույթի մոտ մարմնի քաշի առկայության պայմաններից անցում կատարելիս անկշռության պայմաններին (հիմնականում՝ հեռանալիս. տիեզերանավդեպի ուղեծիր), տիեզերագնացների մեծամասնությունը զգում է մարմնական ռեակցիա, որը կոչվում է տիեզերական հարմարվողականության համախտանիշ:

Տիեզերքում մարդու երկար (ավելի քան մեկ շաբաթ) մնալով մարմնի քաշի բացակայությունը սկսում է օրգանիզմում որոշակի վնասակար փոփոխություններ առաջացնել։

Անկշռության առաջին և ամենաակնառու հետևանքը մկանների արագ ատրոֆիան է. մկաններն իրականում անջատվում են մարդու գործունեությունից, ինչի հետևանքով ընկնում են մարմնի բոլոր ֆիզիկական բնութագրերը։ Բացի այդ, մկանային հյուսվածքների ակտիվության կտրուկ նվազման հետևանքը մարմնի կողմից թթվածնի սպառման նվազումն է, և արդյունքում հեմոգլոբինի ավելցուկի պատճառով կարող է նվազել այն սինթեզող ոսկրածուծի ակտիվությունը (հեմոգլոբին):

Հիմքեր կան նաև ենթադրելու, որ շարժունակության սահմանափակումը կխախտի ոսկորներում ֆոսֆորի նյութափոխանակությունը, ինչը կհանգեցնի նրանց ամրության նվազմանը։

Քաշը և ձգողականությունը

Շատ հաճախ քաշի անհետացումը շփոթում են գրավիտացիոն գրավչության անհետացման հետ, բայց դա ամենևին էլ այդպես չէ։ Օրինակ՝ իրավիճակը Միջազգային տիեզերակայանում (ՄՏԿ): 350 կիլոմետր բարձրության վրա (կայանի բարձրությունը) ձգողականության արագացումը 8,8 / ² է, ինչը ընդամենը 10% -ով պակաս է, քան Երկրի մակերեսին: ISS-ի անկշռության վիճակն առաջանում է ոչ թե «ձգողականության բացակայության» պատճառով, այլ առաջին տիեզերական արագությամբ շրջանաձև ուղեծրով շարժվելու պատճառով, այսինքն՝ տիեզերագնացները, ինչպես ասվում է, անընդհատ «առաջ են ընկնում» արագությամբ։ 7,9 կմ/վրկ.

Անկշռություն Երկրի վրա

Երկրի վրա փորձարարական նպատակներով կարճաժամկետ անկշռության վիճակ (մինչև 40 վրկ) ստեղծվում է, երբ ինքնաթիռը թռչում է բալիստիկ հետագծով, այսինքն՝ այնպիսի հետագիծ, որի երկայնքով ինքնաթիռը կթռչի ուժի ազդեցության տակ։ մենակ ձգողականություն: Այս հետագիծը ցածր արագություններում ստացվում է պարաբոլա, այդ իսկ պատճառով այն երբեմն սխալմամբ կոչվում է «պարաբոլիկ»։ Ընդհանուր առմամբ, հետագիծը էլիպս է կամ հիպերբոլա։

Նման մեթոդները կիրառվում են Ռուսաստանում և ԱՄՆ-ում տիեզերագնացներին մարզելու համար։ Օդանավի խցիկում գնդակը կախված է թելի վրա, որը սովորաբար քաշում է թելը ներքև (եթե օդանավը հանգստի վիճակում է կամ շարժվում է միատեսակ և ուղիղ գծով): Թելի վրա լարման բացակայությունը, որից կախված է գնդակը, վկայում է անկշռության մասին։ Այսպիսով, օդաչուն պետք է կառավարի օդանավը, որպեսզի գնդակը կախված լինի օդում՝ առանց թելերի վրա լարվածության։ Այս էֆեկտին հասնելու համար օդանավը պետք է ունենա մշտական ​​արագացումհավասար է g-ին և ցույց տալով ներքև: Այսինքն՝ օդաչուները ստեղծում են զրո Գ. Երկար ժամանակ նման ծանրաբեռնվածություն (մինչև 40 վայրկյան) կարող է ստեղծվել, եթե դուք կատարեք հատուկ աերոբատիկ մանևր «օդում ձախողում»: Օդաչուները կտրուկ սկսում են բարձրանալ՝ մտնելով «պարաբոլիկ» հետագիծ, որն ավարտվում է բարձրության նույն կտրուկ անկմամբ։ Ֆյուզելյաժի ներսում կա խցիկ, որտեղ մարզվում են ապագա տիեզերագնացները, դա ուղևորների խցիկ է՝ ամբողջովին փափուկ ծածկով, առանց նստատեղերի, որպեսզի խուսափեն վնասվածքներից ինչպես անկշռության, այնպես էլ ծանրաբեռնվածության պահերին:

Մարդը նման անկշռության (մասնակի) զգացում է ունենում քաղաքացիական ավիացիայի թռիչքների ժամանակ վայրէջքի ժամանակ: Այնուամենայնիվ, թռիչքի անվտանգության և օդանավի կառուցվածքի վրա ծանր բեռի պատճառով, ցանկացած պլանային ինքնաթիռ իջնում ​​է իր բարձրությունը՝ կատարելով մի քանի երկարաձգված պարուրաձև պտույտներ (11 կմ թռիչքի բարձրությունից մինչև մոտ 1-2 կմ մոտեցման բարձրություն): . Այսինքն՝ իջնելը կատարվում է մի քանի անցումներով, որոնց ընթացքում ուղեւորը մի քանի վայրկյան զգում է, որ իրեն նստատեղից մի փոքր բարձրացնում են դեպի վեր։ Դա նույն զգացողությունն է, որ զգում են վարորդները, ովքեր ծանոթ են զառիթափ բլուրներին, երբ մեքենան սկսում է իջնել վերևից:

Համաձայն համընդհանուր ձգողության օրենքի՝ բոլոր մարմինները ձգվում են միմյանց, և ձգողական ուժն ուղիղ համեմատական ​​է մարմինների զանգվածներին և հակադարձ համեմատական՝ նրանց միջև հեռավորության քառակուսուն։ Այսինքն՝ «ձգողականության բացակայություն» արտահայտությունն ընդհանրապես իմաստ չունի։ Երկրի մակերևույթից մի քանի հարյուր կիլոմետր բարձրության վրա, որտեղ թռչում են կառավարվող նավերն ու տիեզերական կայանները, Երկրի ձգողականությունը շատ ուժեղ է և գործնականում չի տարբերվում մակերևույթի մոտ գտնվող գրավիտացիոն ուժից:

Եթե ​​տեխնիկապես հնարավոր լիներ օբյեկտ գցել 300 կիլոմետր բարձրությամբ աշտարակից, այն կսկսեր ընկնել ուղղահայաց և ազատ անկման արագացումով, ինչպես որ ընկներ երկնաքերի բարձրությունից կամ մարդու բարձրությունից։ Այսպիսով, ուղեծրային թռիչքների ժամանակ ձգողականության ուժը չի բացակայում և էական մասշտաբով չի թուլանում, այլ փոխհատուցվում է։ Ինչպես ջրային նավերի և օդապարիկների դեպքում, փոխհատուցվում է երկրի ձգողականության ուժը Արքիմեդյան ուժ, իսկ թեւավոր ինքնաթիռների համար՝ թեւերի վերելակ։

Այո, բայց ինքնաթիռը թռչում է և չի ընկնում, իսկ խցիկի ներսում գտնվող ուղեւորին տիեզերագնացների պես չեն թռչում ISS-ում։ Սովորական թռիչքի ժամանակ ուղեւորը հիանալի զգում է իր քաշը, եւ ոչ թե բարձրացնող ուժն է նրան խանգարում գետնին ընկնելուց, այլ հենարանի արձագանքման ուժը։ Միայն արտակարգ կամ արհեստականորեն առաջացած կտրուկ անկման ժամանակ մարդը հանկարծ զգում է, որ դադարում է ճնշում գործադրել հենարանի վրա։ Անկշռություն է առաջանում. Ինչո՞ւ։ Եվ քանի որ եթե բարձրության կորուստը տեղի է ունենում ազատ անկման արագացմանը մոտ արագացումով, ապա հենարանը այլևս չի խանգարում ուղևորին ընկնել. նա ինքն է ընկնում:

spaceref.comՀասկանալի է, որ երբ ինքնաթիռը դադարեցնի իր կտրուկ վայրէջքը, կամ, ցավոք, ընկնի գետնին, այն ժամանակ պարզ կդառնա, որ գրավիտացիան ոչ մի տեղ չի գնացել։ Քանի որ ցամաքային և մերձերկրային պայմաններում անկշռության ազդեցությունը հնարավոր է միայն աշնան ընթացքում։ Իրականում երկար անկումը ուղեծրային թռիչք է: Առաջին տիեզերական արագությամբ ուղեծրով շարժվող տիեզերանավը իներցիայի ուժով կանխում է Երկիր ընկնելը։ Ձգողության և իներցիայի փոխազդեցությունը կոչվում է «կենտրոնախույս ուժ», թեև իրականում նման ուժ գոյություն չունի, այն ինչ-որ առումով հորինվածք է։ Սարքը հակված է ուղիղ գծով շարժվելու (երկրային ուղեծրին շոշափումով), սակայն երկրային ձգողականությունը անընդհատ «շրջում է» շարժման հետագիծը։ Այստեղ ազատ անկման արագացման համարժեքը այսպես կոչված կենտրոնաձիգ արագացումն է, որի արդյունքում փոխվում է ոչ թե արագության արժեքը, այլ դրա վեկտորը։ Եվ այսպես, նավի արագությունը մնում է անփոփոխ, իսկ շարժման ուղղությունը անընդհատ փոխվում է։ Քանի որ և՛ նավը, և՛ տիեզերագնացը շարժվում են նույն արագությամբ և նույն կենտրոնաձիգ արագացմամբ, տիեզերանավը չի կարող հենարան լինել, որի վրա ճնշում է մարդու քաշը։ Քաշը մարմնի ուժն է, որը գործում է հենարանի վրա, որը կանխում է անկումը, առաջանում է ծանրության դաշտում, և նավը, ինչպես կտրուկ իջնող ինքնաթիռը, չի խանգարում ընկնելուն։

Այդ իսկ պատճառով բացարձակապես սխալ է խոսել երկրային ձգողության բացակայության կամ ուղեծրում «միկրոգրավիտացիայի» առկայության մասին (ինչպես ընդունված է անգլալեզու աղբյուրներում)։ Ընդհակառակը, երկրագնդի ձգողականությունը նավի վրա առաջացող անկշռության երևույթի հիմնական գործոններից մեկն է։

Իրական միկրոգրավիտացիայի մասին կարելի է խոսել միայն միջմոլորակային և միջաստղային տարածությունում թռիչքների առնչությամբ։ Մեծ երկնային մարմնից հեռու, հեռավոր աստղերի և մոլորակների ձգողական ուժերի գործողությունը այնքան թույլ կլինի, որ անկշռության ազդեցությունը տեղի կունենա: Այն մասին, թե ինչպես վարվել դրա հետ, մենք մեկ անգամ չէ, որ կարդացել ենք գիտաֆանտաստիկ վեպերում: Տիեզերական կայանները տորուսի (ղեկի) տեսքով կպտտվեն կենտրոնական առանցքի շուրջ և կստեղծեն ձգողականության իմիտացիա՝ օգտագործելով կենտրոնախույս ուժը: Ճիշտ է, ձգողականության համարժեք ստեղծելու համար պետք է տորուսին տալ 200 մ-ից ավելի տրամագիծ, կան նաև այլ խնդիրներ՝ կապված արհեստական ​​ձգողության հետ։ Այսպիսով, այս ամենը հեռավոր ապագայի հարց է։

Տիեզերքում անկշռությունը կյանքի և գործունեության մշտական ​​պայման է։ Սա կտրուկ տարբերում է տիեզերքը այն միջավայրից, որտեղ ապրում է մարդկությունը: Երկրի վրա մարդն անընդհատ պայքարում է ձգողականության հետ, ուստի սեփական քաշի կորուստը նրա համար անսովոր է, և մարդու անկշռության մեջ գտնվելու փորձ չկա։

Այո, երբեմն կարող եք զգալ անկշռություն. օրինակ՝ ինքնաթիռով թռիչքների ժամանակ, երբ այն ընկնում է «օդային գրպանները» կամ կտրուկ կորցնում է բարձրությունը: Սքայդայվերները լավ գիտեն անկշռության զգացումը։ Անկշռություն- վիճակ, երբ մարմնի փոխազդեցության ուժը հենարանի հետ բացակայում է.

Տիեզերանավի վրա անկշռության պայմաններում շատ ֆիզիկական գործընթացներ (կոնվեկցիա, այրում և այլն) տարբեր կերպ են ընթանում, քան Երկրի վրա: Ձգողականության բացակայությունը պահանջում է այնպիսի համակարգերի հատուկ դիզայն, ինչպիսիք են ցնցուղները, զուգարանները, սննդի ջեռուցման համակարգերը, օդափոխությունը և այլն: Որպեսզի խուսափենք լճացած գոտիների ձևավորումից, որտեղ ածխաթթու գազը կարող է կուտակվել, և ապահովելու տաք և սառը օդի հավասարաչափ խառնումը, ISS-ում, օրինակ, տեղադրված են մեծ թվով օդափոխիչներ: Ուտելն ու խմելը, անձնական հիգիենան, սարքավորումների հետ աշխատելը և, առհասարակ, սովորական առօրյա գործունեությունը նույնպես ունեն իրենց առանձնահատկությունները և տիեզերագնացից պահանջում են զարգացնել սովորություններն ու անհրաժեշտ հմտությունները։ Անկշռության ազդեցությունը հաշվի է առնվում անկշռության պայմաններում գործարկվելու համար նախատեսված հեղուկ շարժիչով հրթիռային շարժիչի նախագծման ժամանակ։

Ինչպես է անկշռությունն ազդում մարդու վրա

Երկրային գրավիտացիայի պայմաններից անկշռության պայմաններին անցնելու ժամանակ տիեզերագնացների մեծամասնությունն ունենում է օրգանիզմի ռեակցիա, որը կոչվում է. տիեզերական հարմարվողականության համախտանիշ. Այս վիճակի ախտանշանները նման են ծովախտին՝ ախորժակի կորուստ, գլխապտույտ, գլխացավ, աղի ավելացում, սրտխառնոց, երբեմն առաջանում է փսխում, տարածական պատրանքներ։ Այս բոլոր ազդեցությունները սովորաբար անհետանում են թռիչքից 3-6 օր հետո: Տիեզերքում մարդու երկար (մի քանի շաբաթ և ավելի) մնալով, ձգողականության բացակայությունը սկսում է մարմնում որոշակի փոփոխություններ առաջացնել, որոնք ունեն բացասական բնույթ. արագ մկանային ատրոֆիա. մկաններն իրականում անջատված են մարդու գործունեությունից արդյունքում մարմնի բոլոր ֆիզիկական բնութագրերը նվազում են. մկանային հյուսվածքների ակտիվության կտրուկ նվազման հետևանք է մարմնի կողմից թթվածնի սպառման նվազումը. արդյունքում առաջացած հեմոգլոբինի ավելցուկի պատճառով հեմոգլոբինը սինթեզող ոսկրածուծի ակտիվությունը կարող է նվազել. շարժունակության սահմանափակումը խախտում է ոսկորներում ֆոսֆորի նյութափոխանակությունը, ինչը հանգեցնում է նրանց ուժի նվազմանը:

Մարդու մարմինը, հայտնվելով անկշռության պայմաններում, սկսում է վերակառուցվել։ Մարդը կորցնում է քաշը. Ամբողջ մարմինը թուլանում է, ասես երկար պառկած լինի անկողնում։ Ոսկորները դառնում են փխրուն, նրանք այստեղ ծանրաբեռնված չեն: Մկանները քիչ են աշխատում։ Իսկ անգործությունից բոլոր օրգանները թուլանում են։ Դա նման է այն բանին, որ մարդը, ով մի քանի ամիս պառկած է անկողնում, նորից սովորում է քայլել։ Տիեզերագնացներ Նիկոլաևն ու Սևաստյանովը տասնութ օր զրոյական ձգողականության մեջ մնալուց հետո սկզբում չկարողացան ոտքի կանգնել։

Անկշռության վնասակար ազդեցությունը նվազեցնելու համար գիտնականները տարբեր միջոցներ են գտել՝ նրանք տիեզերագնացներին խորհուրդ են տալիս ավելի շատ ֆիզիկական դաստիարակություն կատարել տիեզերքում, հիմնականում՝ էքսպանդերներով։ Տիեզերագնացների համար մենք ստեղծել ենք հատուկ «պինգվին» կոստյումներ: Այս կիպ կոստյումներն ունեն մարմնի մեջ կարված առաձգական ժապավեններ, որոնք ձգում են մարմինը գնդակի տեսքով: Նման կոստյումով ուղիղ մնալու համար պետք է անընդհատ մի փոքր լարել մկանները։ Եվ սա հենց այն է, ինչ պետք է, որպեսզի չթուլանան։

Նրանք նաև «վազքուղի» են պատրաստում ուղեծրային կայաններում։ Որպեսզի լողալով չհեռանա, տիեզերագնացն իրեն ամրացնում է առաձգական ժապավեններով։ Նրանք փոխարինում են տիեզերագնացի ծանրությանը, նրա գոտին և ուսերը քաշելով հատակին, սեղմելով նրան դեպի «ուղին»։ Նա հետ է վազում տիեզերագնացի տակով: Եվ նա վազում է նրա առաջից: Ոչ բոլորն են հեշտությամբ դիմանում անկշռությանը, հատկապես առաջին պահին։ Շատերին թվում է, թե դրանք գլխիվայր կախված են եղել։ Ոմանք սրտխառնոց են ունենում: Առաջին օրը՝ երկու տիեզերագնաց սովորաբար վարժվում են անկշռությանը։

Անկշռություն է առաջանում, երբ տիեզերանավը մտնում է ուղեծիր: Բայց քաշի անհետացումը չպետք է շփոթել գրավիտացիոն գրավչության անհետացման հետ, օրինակ՝ Միջազգային տիեզերակայանում (350 կմ բարձրության վրա) այն ընդամենը 10%-ով պակաս է, քան Երկրի վրա: ISS-ի անկշռության վիճակն առաջանում է ոչ թե գրավիտացիայի բացակայության պատճառով, այլ առաջին տիեզերական արագությամբ շրջանաձև ուղեծրով շարժվելու պատճառով, այսինքն՝ տիեզերագնացները, այսպես ասած, անընդհատ «առաջ են ընկնում» 7,9 արագությամբ։ կմ/վրկ.

Ինչպես են տիեզերագնացները մարզվում Երկրի վրա զրոյական գրավիտացիայի վրա

Երկրի վրա փորձարարական նպատակներով հնարավոր է ստեղծել կարճաժամկետ անկշռության վիճակ (մինչև 40 վայրկյան), երբ օդանավը թռչում է պարաբոլիկ հետագծով։ Այս էֆեկտին հասնելու համար օդանավը պետք է ունենա մշտական ​​վայրընթաց արագացում g (զրո g-ուժ): Երկար ժամանակ նման ծանրաբեռնվածություն (մինչև 40 վայրկյան) կարող է առաջանալ, եթե կատարեք հատուկ աերոբատիկական մանևր («օդում ձախողում»): Օդաչուները կտրուկ դիմում են բարձրության նվազման համար, ստանդարտ թռիչքի բարձրությունը 11000 մետր է, սա տալիս է պահանջվող 40 վայրկյան «անկշռություն»; Ֆյուզելյաժի ներսում կա խցիկ, որտեղ մարզվում են ապագա տիեզերագնացները, պատերին ունի հատուկ փափուկ ծածկույթ՝ բարձրանալու և իջնելու ժամանակ վնասվածքներից խուսափելու համար: Մարդը նման անկշռության զգացում է ունենում քաղաքացիական ավիացիայի թռիչքներ կատարելիս վայրէջքի ժամանակ: Բայց հանուն թռիչքների անվտանգության և ինքնաթիռի կառուցվածքի վրա մեծ բեռի քաղաքացիական ավիացիաաստիճանաբար իջեցնում է բարձրությունը՝ կատարելով մի քանի ընդարձակ պարուրաձև պտույտներ (11 կմ թռիչքի բարձրությունից մինչև մոտ 1-2 կմ մոտեցման բարձրություն): Նրանք. վայրէջքը կատարվում է մի քանի անցումներով, որոնց ընթացքում ուղևորը միայն մի քանի վայրկյան է զգում, որ իրեն բարձրացնում են նստատեղից։ Անկշռության վիճակը զգացվում է մթնոլորտում մարմնի ազատ անկման սկզբնական պահին, երբ օդի դիմադրությունը դեռ փոքր է։

Քաշը որպես ուժ, որով ցանկացած մարմին գործում է մակերեսի, հենարանի կամ կախոցի վրա: Երկրի գրավիտացիոն ձգողականության շնորհիվ կա քաշ։ Թվային առումով քաշը հավասար է ծանրության ուժին, սակայն վերջինս կիրառվում է մարմնի զանգվածի կենտրոնի վրա, մինչդեռ քաշը կիրառվում է հենարանի վրա։

Անկշռություն՝ զրոյական քաշ, կարող է առաջանալ, եթե չկա ձգողական ուժ, այսինքն՝ մարմինը բավականաչափ հեռու է այն զանգվածային օբյեկտներից, որոնք կարող են գրավել այն:

Միջազգային տիեզերակայանը գտնվում է Երկրից 350 կմ հեռավորության վրա։ Այս հեռավորության վրա գրավիտացիոն արագացումը (g) 8,8 մ/վ2 է, ինչը ընդամենը 10%-ով պակաս է, քան մոլորակի մակերեսին։

Գործնականում հազվադեպ եք տեսնում՝ գրավիտացիոն էֆեկտը միշտ կա: Տիեզերագնացները ISS-ի վրա դեռևս ենթարկվում են Երկրի ազդեցությանը, սակայն այնտեղ առկա է անկշռություն:

Անկշռության մեկ այլ դեպք տեղի է ունենում, եթե ձգողականությունը փոխհատուցվում է այլ ուժերի կողմից: Օրինակ, ISS-ը ենթակա է գրավիտացիայի՝ հեռավորության պատճառով փոքր-ինչ կրճատված, բայց նաև կայանը շրջանաձև ուղեծրով է շարժվում առաջին տիեզերական արագությամբ, և կենտրոնախույս ուժը փոխհատուցում է ձգողականությունը:

Անկշռություն Երկրի վրա

Անկշռության երեւույթը հնարավոր է նաեւ Երկրի վրա։ Արագացման ազդեցության տակ մարմնի քաշը կարող է նվազել, նույնիսկ բացասական դառնալ։ Ֆիզիկոսների կողմից բերված դասական օրինակը վերելակն է ընկնում:

Եթե ​​վերելակը արագացումով շարժվում է ներքև, ապա վերելակի հատակին ճնշումը, հետևաբար՝ քաշը կնվազի։ Ընդ որում, եթե արագացումը հավասար է ազատ անկման արագացմանը, այսինքն՝ վերելակը ընկնում է, ապա մարմինների քաշը կդառնա զրո։

Բացասական քաշը նկատվում է, եթե վերելակի արագացումը գերազանցում է ազատ անկման արագացումը՝ ներսում գտնվող մարմինները «կպչում» են մեքենայի առաստաղին։

Այս էֆեկտը լայնորեն օգտագործվում է տիեզերագնացների մարզման ժամանակ անկշռության մոդելավորման համար: Ուսումնական խցիկով հագեցած ինքնաթիռը բարձրանում է զգալի բարձրության վրա։ Դրանից հետո այն սուզվում է բալիստիկ հետագծով, իրականում մեքենան իջնում ​​է երկրի մակերևույթի վրա: 11 հազար մետրից սուզվելիս կարող եք ստանալ 40 վայրկյան անկշռություն, որն օգտագործվում է մարզումների համար։

Սխալ կարծիք կա, որ նման բարդ ֆիգուրներ են կատարում, ինչպես «Նեստերովյան հանգույցը», անկշռություն ձեռք բերելու համար։ Փաստորեն, վերապատրաստման համար օգտագործվում են մոդիֆիկացված սերիական մարդատար ինքնաթիռներ, որոնք ունակ չեն բարդ մանևրելու։

ֆիզիկական արտահայտություն

Հենարանի արագացված շարժման ժամանակ քաշի (P) ֆիզիկական բանաձևը, լինի դա ընկնող թիկնոց, թե սուզվող ինքնաթիռ, հետևյալն է.

որտեղ m-ն մարմնի քաշն է,
g-ը ազատ անկման արագացումն է,
a-ն աջակցության արագացումն է:

Երբ g-ը և a-ն հավասար են, P=0, այսինքն՝ ձեռք է բերվում անկշռություն:

Լրացուցիչ մանրամասներ այն մասին, թե ինչ է դա և որտեղ կարելի է զգալ, կքննարկվեն այս հոդվածում:

ստատիկ

Անկշռության երկու տեսակ կա. Սա ստատիկ է - նկատվում է մեծ զանգված ունեցող օբյեկտից հեռանալիս: Օրինակ՝ մարմին, որը մոլորակից զգալի հեռավորություն է անցել։ Պետք է հասկանալ, որ նրա քաշը ամբողջությամբ չի անհետանում։

Փաստն այն է, որ զանգվածային օբյեկտներից, ինչպիսիք են մոլորակները և աստղերը, ձգողականությունը, թեև նվազում է հեռավորության հետ, բայց ամբողջությամբ չի անհետանում: Նրա գործողությունը տարածվում է անսահման հեռու տիեզերքի բոլոր անկյուններում՝ հակադարձ համեմատական ​​հեռավորության քառակուսու վրա: Սա բխում է անկշռության սահմանումից։

Այսպիսով, անհնար է դուրս գալ գրավիտացիոն դաշտի գործողության գոտուց։

Դինամիկ

Անկշռության մեկ այլ տեսակ դինամիկ է: Այն մշտապես փորձարկվում է տիեզերագնացների և օդաչուների կողմից։ Զանգվածային օբյեկտի գրավիտացիոն դաշտի գործողությունը կարող է չեզոքացվել նրա վրա ազատ անկման միջոցով։ Դա անելու համար անհրաժեշտ է, որ օբյեկտը վերցնի որոշակի արագություն և դառնա արբանյակ:

Ձեռք բերելով անհրաժեշտ արագությունը՝ արբանյակը սկսում է շարժվել մշտական ​​ազատ անկման վիճակի մեջ։ Նրա ներսում գտնվող առարկաները կլինեն անկշռության վիճակում։ Այս արագությունը կոչվում է առաջին տիեզերական:

Երկիր մոլորակի համար, օրինակ, արագությունը կազմում է վայրկյանում մոտ 8 կիլոմետր։ Արեգակի համար՝ արդեն 640: Ամեն ինչ կախված է օբյեկտի զանգվածից և նրա խտությունից: Այն վայրերում, որտեղ խտությունը հասնում է հարյուր միլիոն տոննայի մեկ խորանարդ սանտիմետրի, տիեզերական արագությունը մոտենում է լույսի արագությանը։

Անկշռություն Երկրի վրա

Պարզվում է, որ դուք կարող եք զգալ անկշռության վիճակ՝ առանց մոլորակից հեռանալու։ Ճիշտ է, շատ կարճ ժամանակով։ Օրինակ, կոր կամրջով ընթացող մեքենայի ուղևորը կամրջի ուռուցիկության վերևում որոշ ժամանակ անկշռություն կզգա:

Դեպի մեկնող ուղևորներ հանրային տրանսպորտխորդուբորդ ճանապարհի վրա՝ անընդհատ զգալով անկշռության էֆեկտը ամեն անգամ, երբ ավտոբուսը բախվում է փոսի կամ բախման: Կարճ ժամանակահատվածում նրանք գտնվում են ազատ անկման վիճակում։

Ժամանց

Վերջերս զվարճանքի ինդուստրիայում հայտնվել են հատուկ մարզահրապարակներ, որտեղ բոլորը կարող են զգալ անկշռություն։

Բժշկական հանձնաժողով անցնելուց և որոշակի գումար վճարելուց հետո կարող եք նստել ինքնաթիռ, որը թռչում է ալիքի նման հետագծով, իսկ գագաթնակետին մարդիկ կարող են կես րոպե զգալ անկշռության անսովոր զգացում։

Ինքնաթիռի օդաչուն ինտերկոմով տեղեկացնում է անկշռության սկզբի մասին։ Սա անհրաժեշտ է անվտանգության նկատառումներից ելնելով: Բանն այն է, որ ազատ անկումից հետո ինքնաթիռն արագորեն բարձրություն է հավաքում։ Միևնույն ժամանակ, նավի վրա գտնվող մարդիկ ունենում են տրամագծորեն հակառակ ազդեցություն՝ գերբեռնվածություն:

Երբեմն այդ արժեքը հասնում է ազատ անկման արագացման երեք անգամ: Այսինքն՝ մարմնի քաշը զրոյական ձգողականության պայմաններում երեք անգամ ավելի բնական կլինի։ Նման մարմնի քաշով մի քանի մետր բարձրությունից ընկնելիս շատ հեշտ է վիրավորվել։

Այդ նպատակների համար ինքնաթիռի վրա նստում են հատուկ պատրաստված հրահանգիչներ՝ անկշռության խցիկում: Նրանց խնդիրն է ժամանակին ինքնաթիռի հատակին իջեցնել այն մարդկանց, ովքեր չեն հասցրել բավարարել տվյալ ժամանակային միջակայքը։

Մի շարք վերելքներ և վայրէջքներ տեղի են ունենում ինքնաթիռի յուրաքանչյուր թռիչքի համար մինչև քսան անգամ ընդմիջումներով:

Ռուսաստանում, օրինակ, անկշռություն զգալ ցանկացողների համար կա հատուկ ցենտրիֆուգ, որը տեղակայված է տիեզերագնացների և օդաչուների ուսումնական կենտրոնում։ Կրկին բուժզննումից և մոտ 55 հազար ռուբլի դրամական ներդրումից հետո մարդը կարող է զգալ անկշռության ազդեցությունը։

Ազդեցությունը մարդու մարմնի վրա

Ըստ սահմանման՝ անկշռությունը բացարձակապես անվնաս է մարդու օրգանիզմի համար։ Դժվարությունները սկսվում են, երբ այն տևում է մի քանի օր, շաբաթ կամ ամիս:

Շատ դեպքերում դա վերաբերում է միայն տիեզերակայանների բնակիչներին։ Տիեզերագնացները, ովքեր երկար ժամանակ եղել են նավի վրա, սկսում են զգալի անհարմարություն զգալ: Սա առաջին հերթին պայմանավորված է վեստիբուլյար մեխանիզմով:

Երկրի վրա, ծանոթ պայմաններում, վեստիբուլյար ապարատի օտոլիթները ճնշում են նյարդերի վերջավորությունները՝ այդպիսով մեր ուղեղին հայտնելով, թե որտեղ են գտնվում վերևն ու ներքևը՝ մարդու մարմինը կողմնորոշելով տարածության մեջ:

քաշը և անկշռությունը

Բոլորովին այլ բան է, երբ մարմինը ոչինչ չի կշռում։ Նրանում բոլոր գործընթացները տարբեր կերպ են ընթանում։ Օտոլիտների ճնշման բացակայության պատճառով առաջանում է տարածության մեջ կողմնորոշման խախտում։ Տիեզերքում «վերև» և «ներքև» հասկացությունը լիովին անհետանում է: -ի բացակայությունը ֆիզիկական ակտիվությունը. Այս վիճակում մկանայինատրոֆիա, եթե որևէ գործողություն չձեռնարկվի: Իր դեգրադացիայով տառապում է և ոսկոր. Բեռի բացակայության դեպքում ավելի քիչ ֆոսֆոր է մտնում մարմնի ոսկորները:

Հեղուկներ ուտելու և կուլ տալու դժվարություն: Բոլոր հեղուկները միաժամանակ հակված են գնդաձև ձև ստանալու, ինչը շատ է դժվարացնում առօրյա գործերը։ Անկշռության պայմաններում անգամ սովորական քիթը կարող է շատ դժվար թեստ լինել օրգանիզմի համար, քանի որ խորքը ոչ թե ծանրության ուժով է արտազատվում, այլ գնդաձև կաթիլներ է գոյանում։

Անհրաժեշտ տոնայնությունը պահպանելու համար տիեզերագնացներն անընդհատ մարզվում են օրական մի քանի ժամ։ Քնելու ժամանակ նրանք իրենց կապում են հատուկ ժապավեններով, որպեսզի քնած ժամանակ չվնասվեն։

Տիեզերագնացներին կերակրելու համար մշակվել են հատուկ սնունդ խողովակների մեջ և հաց, որը չի փշրվում:

Նախքան երկար ժամանականկշռություն զգալու համար մարդը պետք է զգա դրա ազդեցությունը գետնի վրա, որպեսզի պարզի, թե ապագայում ինչպես կազդի գրավիտացիայի բացակայությունը: