1.1 Simulation ng kawalan ng timbang

Ang kawalan ng timbang, ang estado ng isang materyal na katawan kung saan ang mga panlabas na puwersa na kumikilos dito o ang paggalaw na ginagawa nito ay hindi nagiging sanhi ng mutual pressure ng mga particle sa isa't isa. Kung ang isang katawan ay nagpapahinga sa gravitational field ng Earth sa isang pahalang na eroplano, kung gayon ang puwersa ng gravity at ang reaksyon ng eroplano na nakadirekta sa kabaligtaran na direksyon ay kumikilos dito, bilang isang resulta kung saan ang mga mutual pressure ng mga particle ng katawan sa bumangon ang bawat isa. Nakikita ng katawan ng tao ang gayong mga panggigipit bilang isang pakiramdam ng timbang. Ang isang katulad na resulta ay nangyayari para sa isang katawan na nasa isang elevator na gumagalaw nang patayo pababa na may acceleration na 1 g, kung saan ang g ay ang acceleration ng free fall. Ngunit kapag ang a = g, ang katawan (lahat ng mga particle nito) at ang elevator ay nasa free fall at hindi nagbibigay ng anumang mutual pressure sa isa't isa; bilang isang resulta, ang kababalaghan ng kawalan ng timbang ay nagaganap dito. Sa kasong ito, ang lahat ng mga particle ng isang katawan sa isang estado ng kawalan ng timbang ay apektado ng gravity, ngunit walang mga panlabas na puwersa na inilapat sa ibabaw ng katawan (halimbawa, mga reaksyon ng suporta) na maaaring magdulot ng mutual pressure ng mga particle sa isa't isa. Ang isang katulad na kababalaghan ay sinusunod para sa mga katawan na inilagay sa isang artipisyal na earth satellite (o spacecraft); ang mga katawan na ito at ang lahat ng kanilang mga particle, na natanggap, kasama ang satellite, ang kaukulang paunang bilis, ay gumagalaw sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersa ng gravitational kasama ang kanilang mga orbit na may pantay na mga acceleration, bilang libre, nang hindi nagsasagawa ng mutual pressure sa isa't isa, i.e., sila ay nasa isang estado ng kawalan ng timbang. Tulad ng isang katawan sa isang elevator, sila ay apektado ng puwersa ng grabidad, ngunit walang mga panlabas na puwersa na inilalapat sa mga ibabaw ng mga katawan na maaaring magdulot ng mutual pressure ng mga katawan o ng kanilang mga particle sa isa't isa.

Sa pangkalahatan, ang isang katawan sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa ay nasa isang estado ng kawalan ng timbang kung: a) ang kumikilos na panlabas na mga puwersa ay masa lamang (gravitational forces); b) ang larangan ng mga puwersa ng katawan na ito ay lokal na homogenous, ibig sabihin, ang mga puwersa ng patlang ay nagbibigay sa lahat ng mga particle ng katawan sa bawat posisyon nito ng parehong acceleration sa magnitude at direksyon; c) ang mga paunang bilis ng lahat ng mga particle ng katawan ay pareho sa modulus at direksyon (ang katawan ay gumagalaw pasulong). Kaya, anumang katawan na ang mga sukat ay maliit kumpara sa radius ng lupa, na gumagawa ng malayang paggalaw ng pagsasalin sa gravitational field ng lupa, ay, sa kawalan ng iba pang panlabas na puwersa, ay nasa isang estado ng walang timbang. Magiging katulad ang resulta para sa paggalaw sa gravitational field ng anumang iba pang celestial bodies. Dahil sa makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga kondisyon ng kawalan ng timbang at mga kondisyon ng terrestrial, kung saan ang mga aparato at pagtitipon ng mga artipisyal na satellite ng Earth, spacecraft at ang kanilang mga sasakyan sa paglulunsad ay nilikha at inayos, ang problema ng kawalan ng timbang ay sumasakop sa isang mahalagang lugar sa iba pang mga problema ng astronautics. Maaaring gamitin ang kawalan ng timbang upang ipatupad ang ilang teknolohikal na proseso na mahirap o imposibleng ipatupad sa ilalim ng mga kondisyong panlupa (halimbawa, pagkuha ng mga pinagsama-samang materyales na may pare-parehong istraktura sa buong volume, pagkuha ng mga katawan ng eksaktong spherical na hugis mula sa tinunaw na materyal dahil sa mga puwersa ng tensyon sa ibabaw. , atbp.). Ang unang eksperimento sa hinang iba't ibang mga materyales sa ilalim ng N. at mga kondisyon ng vacuum ay isinasagawa sa panahon ng paglipad ng Soviet Soyuz-6 spacecraft (1969). Ang isang bilang ng mga teknolohikal na eksperimento (sa hinang, pag-aaral ng daloy at pagkikristal ng mga tinunaw na materyales, atbp.) ay isinagawa sa American space station Skylab (1973).

Ito ay lalong mahalaga na isaalang-alang ang kakaibang mga kondisyon ng kawalan ng timbang sa panahon ng paglipad ng manned spacecraft: ang mga kondisyon ng buhay ng isang tao sa isang estado ng kawalan ng timbang ay naiiba nang husto mula sa karaniwang mga terrestrial, na nagiging sanhi ng mga pagbabago sa isang bilang ng kanyang mahahalagang bagay. mga function. Kaya, ang kawalan ng timbang ay naglalagay sa gitnang sistema ng nerbiyos at mga receptor ng maraming mga sistema ng analisador (vestibular apparatus, muscular-articular apparatus, mga daluyan ng dugo) sa hindi pangkaraniwang mga kondisyon ng paggana. Samakatuwid, ang kawalan ng timbang ay itinuturing bilang isang tiyak na integral stimulus na nakakaapekto sa organismo ng tao at hayop sa buong paglipad ng orbital. Ang tugon sa stimulus na ito ay mga adaptive na proseso sa physiological system; ang antas ng kanilang pagpapakita ay nakasalalay sa tagal ng kawalan ng timbang at, sa isang mas maliit na lawak, sa mga indibidwal na katangian ng organismo.

Sa pagsisimula ng kawalan ng timbang, ang ilang mga astronaut ay nagkakaroon ng mga vestibular disorder. Sa loob ng mahabang panahon, ang isang pakiramdam ng kabigatan sa lugar ng ulo ay nagpapatuloy (dahil sa pagtaas ng daloy ng dugo dito). Kasabay nito, ang pagbagay sa kawalan ng timbang ay nangyayari, bilang isang panuntunan, nang walang malubhang komplikasyon: sa kawalan ng timbang, ang isang tao ay nagpapanatili ng kanyang kakayahang magtrabaho at matagumpay na nagsasagawa ng iba't ibang mga operasyon sa trabaho, kabilang ang mga nangangailangan ng mahusay na koordinasyon o malaking paggasta ng enerhiya. Ang aktibidad ng motor sa isang estado ng walang timbang ay nangangailangan ng mas kaunting enerhiya kaysa sa mga katulad na paggalaw sa kawalan ng timbang. Kung ang mga hakbang sa pag-iwas ay hindi ginamit sa paglipad, pagkatapos ay sa mga unang oras at araw pagkatapos ng landing (ang panahon ng readaptation sa mga kondisyon sa lupa), ang isang tao na gumawa ng mahabang paglipad sa kalawakan ay nakakaranas ng sumusunod na hanay ng mga pagbabago. 1) Paglabag sa kakayahang mapanatili ang isang patayong postura sa static at dynamic; isang pakiramdam ng bigat ng mga bahagi ng katawan (ang mga nakapalibot na bagay ay itinuturing na hindi pangkaraniwang mabigat; may kakulangan ng pagsasanay sa mga pagsusumikap sa pagdodos ng kalamnan). 2) Paglabag sa hemodynamics sa panahon ng trabaho ng daluyan at mataas na intensity; Ang mga pre-fanting at fanting states ay posible pagkatapos ng paglipat mula sa isang pahalang na posisyon patungo sa isang patayo (orthostatic tests). 3) Paglabag sa mga proseso ng metabolic, lalo na ang metabolismo ng tubig-asin, na sinamahan ng kamag-anak na pag-aalis ng tubig ng mga tisyu, isang pagbawas sa dami ng nagpapalipat-lipat na dugo, isang pagbawas sa nilalaman ng isang bilang ng mga elemento sa mga tisyu, sa partikular na potasa at kaltsyum. 4) Paglabag sa oxygen na rehimen ng katawan sa panahon ng pisikal na pagsusumikap. 5) Nabawasan ang immunobiological resistance. 6) Vestibulo-vegetative disorder. Ang lahat ng mga pagbabagong ito na dulot ng kawalan ng timbang ay nababaligtad. Ang pinabilis na pagbawi ng mga normal na function ay maaaring makamit sa tulong ng physiotherapy at exercise therapy, pati na rin ang paunang pagsasanay sa sasakyang panghimpapawid upang gayahin ang kawalan ng timbang, sa mga pool na walang timbang at gayahin ang kawalan ng timbang habang umaaligid sa hangin.

Ayon sa batas ng unibersal na grabitasyon, ang lahat ng mga katawan ay naaakit sa isa't isa, at ang puwersa ng pagkahumaling ay direktang proporsyonal sa masa ng mga katawan at inversely proporsyonal sa parisukat ng distansya sa pagitan nila. Iyon ay, ang pananalitang "kakulangan ng grabidad" ay walang katuturan. Sa isang altitude na ilang daang kilometro sa ibabaw ng Earth - kung saan lumilipad ang mga manned ship at space station - ang gravity ng Earth ay napakalakas at halos hindi naiiba sa gravitational force na malapit sa ibabaw.

Kung teknikal na posibleng ihulog ang isang bagay mula sa isang tore na may taas na 300 kilometro, magsisimula itong bumagsak nang patayo at may free fall acceleration, tulad ng pagbagsak nito mula sa taas ng isang skyscraper o mula sa taas ng taas ng tao. Kaya, sa panahon ng orbital flight, ang puwersa ng grabidad ay hindi nawawala at hindi humihina sa isang makabuluhang sukat, ngunit nabayaran. Sa parehong paraan tulad ng para sa mga sasakyang pantubig at mga lobo, ang puwersa ng grabidad ng lupa ay binabayaran ng puwersa ng Archimedean, at para sa may pakpak na sasakyang panghimpapawid - sa pamamagitan ng lakas ng pag-angat ng pakpak.

Oo, ngunit ang eroplano ay lumilipad at hindi nahulog, at ang pasahero sa loob ng cabin ay hindi pinalipad tulad ng mga astronaut sa ISS. Sa isang normal na paglipad, perpektong nararamdaman ng pasahero ang kanyang bigat, at hindi ang puwersa ng pag-angat ang pumipigil sa kanya na bumagsak sa lupa, ngunit ang puwersa ng reaksyon ng suporta. Sa panahon lamang ng isang emergency o artipisyal na sanhi ng matalim na pagbaba, ang isang tao ay biglang naramdaman na siya ay huminto sa paglalagay ng presyon sa suporta. Lumilitaw ang kawalan ng timbang. Bakit? At dahil kung ang pagkawala ng taas ay nangyayari sa isang acceleration malapit sa acceleration ng libreng pagkahulog, kung gayon ang suporta ay hindi na pinipigilan ang pasahero na mahulog - siya mismo ay bumagsak.

spaceref.com Ito ay malinaw na kapag ang eroplano ay huminto sa kanyang matalim na pagbaba, o, sa kasamaang-palad, ay bumagsak sa lupa, pagkatapos ay magiging malinaw na ang gravity ay hindi napunta kahit saan. Sapagkat sa mga kondisyong panlupa at malapit sa lupa ang epekto ng kawalan ng timbang ay posible lamang sa panahon ng taglagas. Sa totoo lang, ang mahabang pagkahulog ay isang orbital flight. Ang isang spacecraft na gumagalaw sa orbit na may unang cosmic velocity ay pinipigilan na mahulog sa Earth sa pamamagitan ng puwersa ng inertia. Ang interaksyon ng gravity at inertia ay tinatawag na "centrifugal force", bagaman sa katotohanan ay hindi umiiral ang gayong puwersa, ito ay sa ilang paraan ay isang kathang-isip. Ang aparato ay may posibilidad na gumalaw sa isang tuwid na linya (sa isang padaplis sa malapit-lupa orbit), ngunit ang gravity ng lupa ay patuloy na "twist" ang tilapon ng paggalaw. Dito, ang katumbas ng free fall acceleration ay ang tinatawag na centripetal acceleration, bilang isang resulta kung saan hindi ang halaga ng bilis ang nagbabago, ngunit ang vector nito. At kaya ang bilis ng barko ay nananatiling hindi nagbabago, at ang direksyon ng paggalaw ay patuloy na nagbabago. Dahil ang barko at ang astronaut ay gumagalaw sa parehong bilis at may parehong centripetal acceleration, ang spacecraft ay hindi maaaring kumilos bilang isang suporta kung saan ang bigat ng isang tao ay pumipindot. Ang timbang ay ang puwersa ng katawan na kumikilos sa suporta na pumipigil sa pagkahulog, na bumangon sa larangan ng grabidad, at ang barko, tulad ng isang mabilis na pababang sasakyang panghimpapawid, ay hindi nakakasagabal sa pagbagsak.

Iyon ang dahilan kung bakit ganap na mali na pag-usapan ang kawalan ng terrestrial gravity o ang pagkakaroon ng "microgravity" (tulad ng nakaugalian sa mga mapagkukunan sa wikang Ingles) sa orbit. Sa kabaligtaran, ang pagkahumaling sa lupa ay isa sa mga pangunahing kadahilanan ng kababalaghan ng kawalan ng timbang na nagmumula sa board.

Masasabi ng isa ang tunay na microgravity kaugnay ng mga flight sa interplanetary at interstellar space. Malayo sa isang malaking celestial body, ang pagkilos ng mga puwersa ng pang-akit ng malalayong bituin at planeta ay magiging napakahina na ang epekto ng kawalan ng timbang ay magaganap. Tungkol sa kung paano haharapin ito, nabasa namin nang higit sa isang beses sa mga nobelang science fiction. Ang mga istasyon ng kalawakan sa anyo ng torus (manibela) ay iikot sa gitnang axis at lilikha ng imitasyon ng gravity gamit ang centrifugal force. Totoo, upang lumikha ng katumbas ng gravity, kakailanganin mong bigyan ang torus ng diameter na higit sa 200 m. May iba pang mga problema na nauugnay sa artipisyal na gravity. Kaya ang lahat ng ito ay isang bagay ng malayong hinaharap.

Ang bigat ng isang katawan (substance) ay isang relatibong konsepto. Ang pagsasalita ng timbang ay kinakailangan tukuyin kung saan gumagana ang timbang na ito. Dapat ding tandaan na ang bigat ng isang katawan (substance) ay bumangon hindi dahil ang Earth ay umaakit sa katawan na ito, ngunit dahil mayroong isang air shell (atmosphere) sa paligid ng Earth. Ang pakikipag-ugnayan ng mga atomo ng hangin at mga atomo ng isang katawan na napapalibutan ng hangin ay nagiging sanhi ng paglitaw ng isang puwersa ng timbang (gravitational force).

Ang puwersa ng bigat ay lumitaw dahil ang presyon ng mga atomo ng hangin na ibinibigay sa katawan mula sa itaas ay mas malaki kaysa sa presyon mula sa ibaba (ang presyon ng hangin ay pareho sa mga gilid).

Napakahalaga din na tandaan dito na ang puwersa ng timbang ay hindi nakasalalay sa ganap na halaga ng presyon ng hangin, ngunit sa pagkakaiba sa mga presyon sa itaas at ibaba ng katawan.

Samakatuwid, ang bigat ng katawan ay hindi magbabago kung ang presyon mula sa itaas at ibaba ay nadagdagan ng, halimbawa, 10 mga atmospheres, dahil ang pagkakaiba ay mananatiling pareho.

Sa kaso kung ang pagkakaiba sa mga presyon mula sa itaas at ibaba ay katumbas ng zero, ang katawan ay walang timbang na nauugnay sa hangin na nakapaligid dito. Iyon ay, ang katawan ay nasa kawalan ng timbang na may kaugnayan sa nakapaligid na hangin.

Sa madaling salita, sa isang estado ng walang timbang (halimbawa, isang bolang bakal), ang presyon ng mga atomo ng hangin sa mga atomo ng bola (na matatagpuan sa ibabaw na layer nito) ay pareho mula sa lahat ng direksyon (halimbawa, isang presyon ng 3 kumikilos ang mga atmospheres sa bawat sentimetro ng ibabaw ng bola).

Ang kundisyong ito ay nangyayari kapag ang bola ay nasa libreng pagkahulog patungo sa ibabaw ng Earth. Sa kasong ito, ang presyon sa ibabang bahagi ng bola ay tumataas dahil sa frontal air resistance, at ang isang vacuum ay nilikha sa tuktok ng bola.

Ang pagbabago sa presyon ng hangin sa bola, na sanhi ng paggalaw nito, ay humahantong sa katotohanan na ang presyon ng hangin sa bola mula sa itaas at ibaba ay equalized. Sa kasong ito, ang pagkakaiba sa presyon ay magiging katumbas ng zero. Alinsunod dito, ang bigat ng katawan ay magiging zero din. Ang katawan ay nagpapabagal sa bilis ng paggalaw patungo sa Earth. Kasabay nito, bumababa rin ang pressure force na dulot ng frontal resistance at ang discharge force sa tuktok ng bola. Muli, bumangon ang puwersa ng timbang at umuulit ang proseso.

Siyempre, ang prosesong ito ay hindi sinamahan ng gayong mga pagtalon tulad ng inilarawan ko, ito ay nagpapatuloy nang maayos. At sa proseso ng libreng pagbagsak ng bola, ang mga puwersa ng presyon ng hangin sa anumang lugar ng ibabaw nito ay nananatiling pareho.

Samakatuwid, maaari nating sabihin na ang bigat ng isang malayang bumabagsak na katawan na may kaugnayan sa hangin na nakapaligid dito ay zero. Ang isang bola sa libreng pagkahulog ay nasa isang estado ng walang timbang na nauugnay sa kapaligiran ng hangin na nakapalibot sa Earth, at may kaugnayan sa Earth, ang bola ay may timbang.

Ngayon ipagpalagay na ang aming bakal na bola na bumabagsak sa hangin ay guwang, at ang panloob na dami nito ay puno ng hangin.

Ito ay eksaktong kaparehong katawan ng elevator o katawan ng sasakyang pangalangaang.

Nalaman na natin na ang katawan ay nasa zero gravity.

Ang tanong ay lumitaw, ang isang katawan (halimbawa, isang astronaut) na matatagpuan sa loob ng isang guwang na bola ay magiging walang timbang?

Ito ay lumiliko out siya ay hindi magiging sa weightlessness. Kahit na ang puwersa ng bigat nito ay magiging napakaliit na, kumpara sa bigat ng katawan na ito sa ibabaw ng Earth, maaari itong mapabayaan.

Sa kawalan ng timbang, ang katawan sa loob ng spherical cabin ng barko ay magiging sa kaganapan na ito ay may hugis ng isang bola, at matatagpuan nang eksakto sa geometric na sentro ng cabin ng barko. Sa lahat ng iba pang mga punto, magkakaroon ito ng maliit na timbang.

Ililipat ng maliit na timbang na ito ang ating lobo patungo sa panloob na ibabaw ng mas malaking lobo.

Ang presyon ng hangin sa lukab ng isang malaking bola ay ipamahagi sa dami nito sa paraang mas malapit tayo sa gitna ng bola, mas mataas ang presyon. Ito ay magiging maximum sa geometric center ng bola. Samakatuwid, ang isang maliit na bola, ang geometric na sentro kung saan ay magkakasabay sa geometric na sentro ng isang malaking bola, ay makakaranas ng pare-parehong presyon sa ibabaw nito.

Kung ito ay inilipat na may kaugnayan sa gitna sa alinman sa mga direksyon, kung gayon ang iba't ibang mga puwersa ng presyon ay kikilos sa ibabaw nito. Ito ay hahantong sa pagtaas ng timbang.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pressure na ito ay magiging maliit dahil ang ratio ng mga laki ng malaki at maliit na bola ay maliit.

Dapat ding tandaan na kung ang bola ay napuno hindi ng hangin, ngunit ng tubig, at ang isang bula ng hangin ay ginagamit bilang katawan na isinasaalang-alang, kung gayon ito ay palaging may posibilidad na sakupin ang isang posisyon sa geometric na sentro ng malaking bola. Ito ay dahil ang tiyak na gravity ng hangin ay mas mababa kaysa sa tubig. Hindi na ako magsasalita pa tungkol dito.

Bago magbigay ng kahulugan ng konsepto ng kawalan ng timbang, tatalakayin ko ang isa pang halimbawa.

Ipagpalagay natin na ang bolang bakal ay nasa pahalang na plataporma ng Earth.

Ang bigat ng katawan ay ang puwersa kung saan ang katawan, dahil sa pagkahumaling ng Earth, ay pumipindot sa isang nakapirming (kamag-anak sa Earth) na pahalang na kinatatayuan o hinila ang suspensyon na sinulid. Ang bigat ng katawan ay katumbas ng puwersa ng grabidad.

Dahil ang suporta o suspensyon, sa turn, ay kumikilos sa katawan, ang isang katangian na tanda ng bigat ay ang pagkakaroon ng mga deformation sa katawan na sanhi ng pakikipag-ugnayan nito sa suporta o suspensyon.

Sa libreng pagkahulog ng mga katawan, walang mga deformation sa kanila; sa kasong ito, ang mga katawan ay nasa kawalan ng timbang. Ang figure ay nagpapakita ng isang setup kung saan ito ay maaaring makita. Ang pag-install ay binubuo ng mga kaliskis ng tagsibol, kung saan sinuspinde ang pagkarga. Ang buong pag-install ay maaaring ilipat pataas at pababa kasama ang mga gabay.

Kung ang mga kaliskis na may load ay malayang nahulog, kung gayon ang tagapagpahiwatig ng sukat ay nasa zero, na nangangahulugan na ang balanse ng tagsibol ay hindi deformed.

Suriin natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito gamit ang mga batas ng paggalaw. Ipagpalagay natin na ang isang bigat na nasuspinde sa isang spring ay gumagalaw pababa nang may acceleration a. Batay sa ikalawang batas ni Newton, masasabi natin na ang isang puwersa ay kumikilos dito, na katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga puwersa P at F, kung saan ang P ay ang puwersa ng grabidad, at ang F ay ang nababanat na puwersa ng mga bukal na inilapat sa pagkarga. . Kaya,

ma = P - F o ma = mg - F

F = m (g - a)

Sa isang libreng pagbagsak ng isang load, isang \u003d g at, samakatuwid,

F - m (g - a) \u003d 0

Ipinapahiwatig nito ang kawalan ng nababanat na mga deformation sa tagsibol (at sa pagkarga).

Ang estado ng kawalan ng timbang ay nagaganap hindi lamang sa libreng pagkahulog, kundi pati na rin sa anumang libreng paglipad ng katawan, kapag isang puwersa lamang ng grabidad ang kumikilos dito. Sa kasong ito, ang mga particle ng katawan ay hindi kumikilos sa suporta o suspensyon at hindi tumatanggap ng acceleration na may kaugnayan sa suporta o suspensyon na ito sa ilalim ng impluwensya ng gravity patungo sa Earth.

Kung ang pag-install na ipinapakita sa figure ay ginawa upang malayang lumipat paitaas na may isang matalim na haltak ng lubid, kung gayon ang tagapagpahiwatig ng sukat sa panahon ng naturang paggalaw ay magiging zero. At sa kasong ito, ang mga kaliskis at ang pagkarga, na gumagalaw nang may parehong acceleration, ay hindi nakikipag-ugnayan sa isa't isa.

Kaya, kung ang isang puwersa lamang ng grabidad ay kumikilos sa mga katawan, kung gayon sila ay nasa isang estado ng kawalan ng timbang, isang katangian na katangian kung saan ay ang kawalan ng mga deformasyon at panloob na mga stress sa kanila.

Ang estado ng kawalan ng timbang ay hindi dapat malito sa estado ng isang katawan sa ilalim ng pagkilos ng balanseng pwersa. Kaya, kung ang katawan ay nasa loob ng isang likido, ang bigat nito sa dami ng katawan ay katumbas ng bigat ng katawan, kung gayon ang puwersa ng grabidad ay balanse ng buoyant na puwersa, Ngunit ang katawan ay maglalagay ng presyon sa likido (tulad ng sa isang suporta), bilang isang resulta kung saan ang mga stress na dulot nito sa pamamagitan ng gravity ay hindi mawawala, ngunit ito ay nangangahulugan na ito ay hindi magiging sa isang estado ng walang timbang.

Isaalang-alang natin ngayon ang kawalan ng timbang ng mga katawan sa mga artipisyal na satellite ng lupa. Sa panahon ng libreng paglipad ng isang satellite sa orbit sa paligid ng Earth, ang satellite mismo at ang lahat ng mga katawan na matatagpuan dito, sa reference frame na nauugnay sa sentro ng masa ng Earth o sa "fixed" na mga bituin, ay gumagalaw na may parehong acceleration sa bawat ibinigay na oras. Ang magnitude ng acceleration na ito ay tinutukoy ng mga puwersa ng gravitational na kumikilos sa kanila patungo sa Earth (ang mga puwersa ng grabitasyon patungo sa iba pang mga cosmic na katawan ay maaaring balewalain, sila ay napakaliit). Tulad ng nakita natin, ang pagbilis na ito ay hindi nakasalalay sa masa ng katawan. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, walang magiging interaksyon sa pagitan ng satellite at lahat ng mga katawan na matatagpuan dito (pati na rin sa pagitan ng kanilang mga particle), dahil sa gravity patungo sa Earth. Nangangahulugan ito na sa panahon ng libreng paglipad ng satellite, ang lahat ng mga katawan sa loob nito ay nasa isang estado ng walang timbang.

Ang mga katawan na hindi naayos sa spacecraft, ang astronaut mismo ay malayang lumutang sa loob ng satellite; ang likido na ibinuhos sa sisidlan ay hindi pinindot sa ilalim at mga dingding ng sisidlan, kaya hindi ito dumadaloy sa butas sa sisidlan; Ang plumb bob (at mga pendulum) ay nagpapahinga sa anumang posisyon kung saan sila ay huminto.

Ang isang astronaut ay hindi nangangailangan ng anumang pagsisikap na panatilihin ang isang braso o binti sa isang hilig na posisyon. Nawawalan siya ng ideya kung saan "pataas" at kung saan "baba".

Kung ang isang katawan ay binibigyan ng bilis na may kaugnayan sa satellite cabin, pagkatapos ay lilipat ito sa isang tuwid na linya at pare-pareho hanggang sa ito ay bumangga sa ibang mga katawan.

Upang maalis ang mga posibleng mapanganib na kahihinatnan ng pagkilos ng estado ng kawalan ng timbang sa mahahalagang aktibidad ng mga buhay na organismo, at higit sa lahat ng tao, ang mga siyentipiko ay bumubuo ng iba't ibang mga pamamaraan para sa paglikha ng artipisyal na "gravity", halimbawa, sa pamamagitan ng pagbibigay sa hinaharap na mga istasyon ng interplanetary. umiikot na paggalaw sa paligid ng sentro ng grabidad. Ang nababanat na puwersa ng mga pader ay lilikha ng kinakailangang centripetal acceleration, at magiging sanhi ng mga deformation sa mga katawan na nakikipag-ugnay sa kanila, katulad ng mga mayroon sila sa ilalim ng mga kondisyon ng Earth.

Kawalan ng timbang, ang estado ng isang materyal na katawan kung saan ang mga panlabas na puwersa na kumikilos dito o ang paggalaw na ginagawa nito ay hindi nagiging sanhi ng mutual pressure ng mga particle sa isa't isa. Kung ang isang katawan ay nagpapahinga sa gravitational field ng Earth sa isang pahalang na eroplano, kung gayon ang puwersa ng gravity at ang reaksyon ng eroplano na nakadirekta sa kabaligtaran na direksyon ay kumikilos dito, bilang isang resulta kung saan ang mga mutual pressure ng mga particle ng katawan sa bumangon ang bawat isa. Nakikita ng katawan ng tao ang gayong mga panggigipit bilang isang pakiramdam ng timbang. Ang isang katulad na resulta ay nangyayari para sa isang katawan na nasa elevator na gumagalaw patayo pababa na may acceleration a ¹ g, saan g- acceleration of gravity. Ngunit sa a =g ang katawan (lahat ng mga particle nito) at ang elevator ay nasa libreng pagkahulog at hindi nagbibigay ng anumang mutual pressure sa isa't isa; bilang isang resulta, ang phenomenon ng N. ay nagaganap dito. Kasabay nito, ang mga puwersa ng gravity ay kumikilos sa lahat ng mga particle ng isang katawan sa isang estado ng N., ngunit walang mga panlabas na puwersa na inilapat sa ibabaw ng katawan (halimbawa , support reactions) na maaaring magdulot ng mutual pressure ng mga particle sa isa't isa. kaibigan. Ang isang katulad na kababalaghan ay sinusunod para sa mga katawan na inilagay sa isang artipisyal na earth satellite (o spaceship); ang mga katawan na ito at ang lahat ng kanilang mga particle, na natanggap, kasama ng satellite, ang kaukulang paunang bilis, ay gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersa ng gravitational kasama ang kanilang mga orbit na may pantay na mga acceleration, bilang libre, nang hindi nagsasagawa ng mutual pressure sa isa't isa, ibig sabihin, sila ay nasa ang estado H. Pati na rin sa katawan ay nasa isang elevator, sila ay apektado ng puwersa ng grabidad, ngunit walang mga panlabas na puwersa na inilapat sa mga ibabaw ng mga katawan na maaaring maging sanhi ng mutual pressure ng mga katawan o ang kanilang mga particle sa bawat isa. iba pa.

Sa pangkalahatan, ang isang katawan sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na pwersa ay nasa estado ng N. kung: a) ang kumikilos na panlabas na pwersa ay masa lamang (gravitational forces); b) ang larangan ng mga puwersa ng katawan na ito ay lokal na homogenous, ibig sabihin, ang mga puwersa ng patlang ay nagbibigay sa lahat ng mga particle ng katawan sa bawat posisyon nito ng parehong acceleration sa magnitude at direksyon; c) ang mga paunang bilis ng lahat ng mga particle ng katawan ay pareho sa modulus at direksyon (ang katawan ay gumagalaw pasulong). Kaya, ang anumang katawan na ang mga dimensyon ay maliit kumpara sa radius ng mundo, na gumagawa ng libreng pagsasalin ng paggalaw sa gravitational field ng Earth, ay, sa kawalan ng iba pang panlabas na pwersa, ay nasa estado H. Ang resulta ay magiging katulad para sa paggalaw sa gravitational. field ng anumang iba pang celestial tel.

Dahil sa makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng mga kondisyon ng N. mula sa mga kondisyong panlupa, kung saan ang mga device at unit ng mga artipisyal na satellite ng Earth, spacecraft at kanilang mga sasakyang panglunsad ay nilikha at na-debug, ang problema sa N. ay sumasakop sa isang mahalagang lugar sa iba pang mga problema ng astronautics. Ito ang pinakamahalaga para sa mga system na may mga tangke na bahagyang puno ng likido. Kabilang dito ang mga propulsion system na may mga liquid-propellant na rocket engine, na idinisenyo para sa paulit-ulit na pag-on sa mga kondisyon ng paglipad sa kalawakan. Sa ilalim ng mga kondisyon ng N., ang likido ay maaaring sakupin ang isang di-makatwirang posisyon sa lalagyan, sa gayon ay nakakagambala sa normal na paggana ng system (halimbawa, ang supply ng mga bahagi mula sa mga tangke ng gasolina). Samakatuwid, upang matiyak ang paglulunsad ng mga sistema ng pagpapaandar ng likido sa ilalim ng mga kondisyon ng N., ang mga sumusunod ay ginagamit: paghihiwalay ng mga likido at gas na phase sa mga tangke ng gasolina sa tulong ng mga nababanat na separator (halimbawa, sa Mariner AMS); pag-aayos ng bahagi ng likido sa intake device na may grid system (agena rocket stage); ang paglikha ng panandaliang overloads (artipisyal na "gravity") bago i-on ang pangunahing propulsion system sa tulong ng mga auxiliary rocket engine, atbp. Ang paggamit ng mga espesyal na pamamaraan ay kinakailangan din para sa paghihiwalay ng likido at gas na mga phase sa ilalim ng mga kondisyon ng N. isang bilang ng mga yunit ng system suporta sa buhay, sa mga fuel cell ng sistema ng supply ng enerhiya (halimbawa, koleksyon ng condensate sa pamamagitan ng isang sistema ng mga porous wicks, paghihiwalay ng likidong bahagi gamit ang isang centrifuge). Ang mga mekanismo ng spacecraft (para sa pagbubukas ng mga solar panel, antenna, para sa docking, atbp.) ay idinisenyo upang gumana sa N.

N. ay maaaring gamitin upang ipatupad ang ilang mga teknolohikal na proseso na mahirap o imposibleng ipatupad sa ilalim ng mga kondisyong panlupa (halimbawa, pagkuha ng mga pinagsama-samang materyales na may pare-parehong istraktura sa buong volume, pagkuha ng mga katawan ng isang eksaktong spherical na hugis mula sa tinunaw na materyal dahil sa mga puwersa ng pag-igting sa ibabaw. , atbp.). Ang unang eksperimento sa hinang iba't ibang mga materyales sa ilalim ng N. at mga kondisyon ng vacuum ay isinasagawa sa panahon ng paglipad ng Soviet Soyuz-6 spacecraft (1969). Ang isang bilang ng mga teknolohikal na eksperimento (sa hinang, pag-aaral ng daloy at pagkikristal ng mga tinunaw na materyales, atbp.) ay isinagawa sa istasyon ng orbital ng American Skylab (1973).

Ito ay lalong mahalaga na isaalang-alang ang pagiging natatangi ng mga kondisyon ng N. sa panahon ng paglipad ng manned spacecraft: ang mga kondisyon ng buhay ng isang tao sa isang estado ng N. ay naiiba nang husto mula sa karaniwang mga terrestrial, na nagiging sanhi ng mga pagbabago sa isang numero. ng kanyang mahahalagang tungkulin. Kaya, inilalagay ni N. ang gitnang sistema ng nerbiyos at mga receptor ng maraming mga sistema ng analisador (vestibular apparatus, muscular-articular apparatus, mga daluyan ng dugo) sa hindi pangkaraniwang mga kondisyon ng paggana. Samakatuwid, ang N. ay itinuturing bilang isang tiyak na integral stimulus na kumikilos sa organismo ng tao at hayop sa buong paglipad ng orbital. Ang tugon sa stimulus na ito ay mga adaptive na proseso sa physiological system; ang antas ng kanilang pagpapakita ay nakasalalay sa tagal ng N. at sa isang mas mababang lawak sa mga indibidwal na katangian ng organismo.

Sa pagsisimula ng kondisyon ni N., ang ilang mga astronaut ay nagkakaroon ng mga vestibular disorder. Sa loob ng mahabang panahon, ang isang pakiramdam ng kabigatan sa lugar ng ulo ay nagpapatuloy (dahil sa pagtaas ng daloy ng dugo dito). Kasabay nito, ang pagbagay sa N. ay nangyayari, bilang isang panuntunan, nang walang malubhang komplikasyon: sa N. ang isang tao ay nagpapanatili ng kanyang kakayahang magtrabaho at matagumpay na nagsasagawa ng iba't ibang mga operasyon sa trabaho, kabilang ang mga nangangailangan ng mahusay na koordinasyon o malaking paggasta ng enerhiya. Ang aktibidad ng motor sa estado ng N. ay nangangailangan ng mas kaunting mga gastos sa enerhiya kaysa sa mga katulad na paggalaw sa ilalim ng mga kondisyon ng grabidad. Kung ang mga hakbang sa pag-iwas ay hindi ginamit sa paglipad, pagkatapos ay sa mga unang oras at araw pagkatapos ng landing (ang panahon ng readaptation sa mga kondisyon sa lupa), ang isang tao na gumawa ng mahabang paglipad sa kalawakan ay nakakaranas ng sumusunod na hanay ng mga pagbabago. 1) Paglabag sa kakayahang mapanatili ang isang patayong postura sa static at dynamic; isang pakiramdam ng bigat ng mga bahagi ng katawan (ang mga nakapalibot na bagay ay itinuturing na hindi pangkaraniwang mabigat; may kakulangan ng pagsasanay sa mga pagsusumikap sa pagdodos ng kalamnan). 2) Paglabag hemodynamics sa panahon ng trabaho ng daluyan at mataas na intensity; Ang mga pre-fanting at fanting states ay posible pagkatapos ng paglipat mula sa isang pahalang na posisyon patungo sa isang patayo (orthostatic tests). 3) Paglabag sa mga proseso ng metabolic, lalo na metabolismo ng tubig-asin, na sinamahan ng kamag-anak na pag-aalis ng tubig ng mga tisyu, isang pagbawas sa dami ng nagpapalipat-lipat na dugo, isang pagbawas sa nilalaman ng isang bilang ng mga elemento sa mga tisyu, sa partikular na potasa at kaltsyum. 4) Paglabag sa oxygen na rehimen ng katawan sa panahon ng pisikal na pagsusumikap. 5) Nabawasan ang immunobiological resistance. 6) Vestibulo-vegetative disorder. Ang lahat ng mga pagbabagong ito na dulot ng N. ay nababaligtad. Ang pinabilis na pagbawi ng mga normal na pag-andar ay maaaring makamit sa tulong ng physiotherapy at ehersisyo therapy, pati na rin ang paggamit ng mga gamot. Ang masamang epekto ng N. sa katawan ng tao sa paglipad ay maaaring mapigilan o limitado sa pamamagitan ng iba't ibang paraan at pamamaraan (pagsasanay ng kalamnan, pagpapasigla ng kuryente ng kalamnan, negatibong presyon na inilapat sa ibabang bahagi ng katawan, pharmacological, at iba pang paraan). Sa isang flight na tumatagal ng humigit-kumulang 2 buwan (ang pangalawang tripulante sa American station Skylab, 1973), ang isang mataas na preventive effect ay nakamit pangunahin dahil sa pisikal na pagsasanay ng mga kosmonaut. Ang high-intensity work, na nagdulot ng pagtaas ng heart rate hanggang 150-170 beats kada minuto, ay isinagawa sa isang ergometer ng bisikleta sa loob ng 1 oras sa isang araw. Ang pagpapanumbalik ng paggana ng sirkulasyon ng dugo at paghinga ay naganap sa mga kosmonaut 5 araw pagkatapos ng landing. Ang mga pagbabago sa metabolismo, stato-kinetic at vestibular disorder ay mahinang ipinahayag.

Ang isang epektibong paraan ay malamang na ang paglikha ng isang artipisyal na "gravity" sa board ng spacecraft, na maaaring makuha, halimbawa, sa pamamagitan ng paggawa ng istasyon sa anyo ng isang malaking umiikot (i.e., hindi umuusad) na gulong at paghahanap ng gumagana. mga silid sa "rim" nito. Dahil sa pag-ikot ng "rim" ng katawan sa loob nito, idiin sila sa gilid na ibabaw nito, na gaganap sa papel ng "sahig", at ang reaksyon ng "sahig" na inilapat sa ibabaw ng mga katawan. lilikha ng artipisyal na "gravity". Ang paglikha sa spacecraft ng kahit na isang maliit na artipisyal na "gravity" ay maaaring matiyak ang pag-iwas sa masamang epekto ng N. sa organismo ng mga hayop at tao.

Upang malutas ang isang bilang ng mga teoretikal at praktikal na mga problema ng gamot sa espasyo, ang mga pamamaraan ng laboratoryo para sa pagmomodelo ng N. ay malawakang ginagamit, kabilang ang paglilimita sa aktibidad ng kalamnan, pag-alis ng isang tao ng kanyang karaniwang suporta sa kahabaan ng vertical axis ng katawan, pagbabawas ng hydrostatic na presyon ng dugo, na kung saan ay nakakamit sa pamamagitan ng pananatili sa isang tao sa isang pahalang na posisyon o sa isang anggulo (ulo sa ibaba ng mga binti), matagal na tuluy-tuloy na pahinga sa kama o paglulubog ng isang tao sa loob ng ilang oras o araw sa isang likido (tinatawag na immersion) na medium.

Lit.: Kakurin L. I., Katkovsky B. S., Ilang pisyolohikal na aspeto ng pangmatagalang kawalan ng timbang, sa aklat: Mga Resulta ng Agham. Serye Biology, c. 8, Moscow, 1966; Medico-biological na pananaliksik sa kawalan ng timbang, M., 1968; Physiology sa espasyo, trans. mula sa English, M., 1972.

S. M. Targ, E. F. Ryazanov, L. I. Kakurin.