Состояние невесомости тела на искусственном. Почему в космосе возникает состояние невесомости. Почему в Космосе невесомость

Весу как силе, с которой любое тело действует на поверхность, опору либо подвес. Возникает вес вследствие гравитационного притяжения Земли. Численно вес равен силе тяжести, но последняя приложена к центру масс тела, вес же приложен к опоре.

Невесомость - нулевой вес, может возникать, если отсутствует сила тяготения, то есть тело достаточно от массивных объектов, которые могут притягивать его.

Международная Космическая Станция находится на расстоянии 350 км от Земли. На таком удалении ускорение свободного падения (g) составляет 8,8 м/с2, что всего на 10% меньше, чем на поверхности планеты.

На практике редко встретишь - гравитационное воздействие существует всегда. На космонавтов, находящихся на МКС, по-прежнему действует Земля, однако невесомость там присутствует.

Другой случай невесомости возникает, если сила тяжести компенсирована другими силами. Например, МКС подвержена силе тяжести, незначительно уменьшенной за счет расстояния, но также станция движется по круговой орбите с первой космической скоростью и центробежная сила компенсирует тяготение.

Невесомость на Земле

Явление невесомости возможно и на Земле. Под воздействием ускорения вес тела может уменьшаться, и даже становится отрицательным. Классический пример, который приводят физики - падающий лифт.

Если лифт движется вниз с ускорением, то давление на пол лифта, а, следовательно, и вес, будет уменьшатся. Причем если ускорение равно ускорению свободного падения, то есть лифт падает, вес тел станет нулевым.

Отрицательный вес наблюдается, если ускорение движения лифта превысит ускорение свободного падения - тела находящиеся внутри «прилипнут» к потолку кабины.

Этот эффект широко применяется для симуляции невесомости при подготовке космонавтов. Самолет, оборудованный камерой для тренировок, поднимается на значительную высоту. После чего пикирует вниз по баллистической траектории, по сути, у поверхности земли машина выравнивается. При пикировании с 11 тысяч метров можно получить 40 секунд невесомости, которыми и пользуются для тренировок.

Существует заблуждение, что подобные выполняют сложные фигуры, наподобие «петли Нестерова», для получения невесомости. На самом деле для тренировок используются доработанные серийные пассажирские самолеты, которые неспособны на сложные маневры.

Физическое выражение

Физическая формула веса (P) при ускоренном движении опоры, будь то падающий лиф или пикирующий самолет, имеет следующий вид:

где m – масса тела,
g – ускорение свободного падения,
a – ускорение опоры.

При равенстве g и a, P=0, то есть достигается невесомость.

Невесо"мость, состояние материального тела, при котором действующие на него внешние силы или совершаемое им движение не вызывают взаимных давлений частиц друг на друга. Если тело покоится в поле тяжести Земли на горизонтальной плоскости, то на него действуют сила тяжести и направленная в противоположную сторону реакция плоскости, в результате чего возникают взаимные давления частиц тела друг на друга. Человеческий организм воспринимает такие давления как ощущение весомости. Аналогичный результат имеет место для тела, которое находится в лифте, движущемся по вертикали вниз с ускорением a ¹ g, где g - ускорение свободного падения. Но при а =g тело (все его частицы) и лифт совершают свободное падение и никаких взаимных давлений друг на друга не оказывают; в результате здесь имеет место явление Н. При этом на все частицы тела, находящегося в состоянии Н., силы тяжести действуют, но нет внешних сил, приложенных к поверхности тела (например, реакций опоры), которые могли бы вызвать взаимные давления частиц друг на друга. Подобное же явление наблюдается для тел, помещенных в искусственном спутнике Земли (или космическом корабле); эти тела и все их частицы, получив вместе со спутником соответствующую начальную скорость, движутся под действием сил тяготения вдоль своих орбит с равными ускорениями, как свободные, не оказывая взаимных давлений друг на друга, т. е. находятся в состоянии Н. Как и на тело в лифте, на них действует сила тяготения, но нет внешних сил, приложенных к поверхностям тел, которые могли бы вызвать взаимные давления тел или их частиц друг на друга.

Вообще тело под действием внешних сил будет в состоянии Н., если: а) действующие внешние силы являются только массовыми (силы тяготения); б) поле этих массовых сил локально однородно, т. е. силы поля сообщают всем частицам тела в каждом его положении одинаковые по модулю и направлению ускорения; в) начальные скорости всех частиц тела по модулю и направлению одинаковы (тело движется поступательно). Т. о., любое тело, размеры которого малы по сравнению с земным радиусом, совершающее свободное поступательное движение в поле тяготения Земли, будет, при отсутствии других внешних сил, находиться в состоянии Н. Аналогичным будет результат для движения в поле тяготения любых других небесных тел.

Вследствие значительного отличия условий Н. от земных условий, в которых создаются и отлаживаются приборы и агрегаты искусственных спутников Земли, космических кораблей и их ракет-носителей, проблема Н. занимает важное место среди др. проблем космонавтики. Это наиболее существенно для систем, имеющих ёмкости, частично заполненные жидкостью. К ним относятся двигательные установки с ЖРД, рассчитанные на многократное включение в условиях космического полёта. В условиях Н. жидкость может занимать произвольное положение в ёмкости, нарушая тем самым нормальное функционирование системы (например, подачу компонентов из топливных баков). Поэтому для обеспечения запуска жидкостных двигательных установок в условиях Н. применяются: разделение жидкой и газообразной фаз в топливных баках с помощью эластичных разделителей (например, на АМС «Маринер»); фиксация части жидкости у заборного устройства системой сеток (ракетная ступень «Аджена»); создание кратковременных перегрузок (искусственной «тяжести») перед включением основной двигательной установки с помощью вспомогательных ракетных двигателей и др. Использование специальных приёмов необходимо и для разделения жидкой и газообразной фаз в условиях Н. в ряде агрегатов системы жизнеобеспечения, в топливных элементах системы энергопитания (например, сбор конденсата системой пористых фитилей, отделение жидкой фазы с помощью центрифуги). Механизмы космических аппаратов (для открытия солнечных батарей, антенн, для стыковки и т.п.) рассчитываются на работу в условиях Н.

Н. может быть использована для осуществления некоторых технологических процессов, которые трудно или невозможно реализовать в земных условиях (например, получение композиционных материалов с однородной структурой во всём объёме, получение тел точной сферической формы из расплавленного материала за счёт сил поверхностного натяжения и др.). Впервые эксперимент по сварке различных материалов в условиях Н. и вакуума был осуществлен при полёте советского космического корабля «Союз-6» (1969). Ряд технологических экспериментов (по сварке, исследованию течения и кристаллизации расплавленных материалов и т.п.) был проведён на американской орбитальной станции «Скайлэб» (1973).

Особенно существенно учитывать своеобразие условий Н. при полёте обитаемых космических кораблей: условия жизни человека в состоянии Н. резко отличаются от привычных земных, что вызывает изменения ряда его жизненных функций. Так, Н. ставит центральную нервную систему и рецепторы многих анализаторных систем (вестибулярного аппарата, мышечно-суставного аппарата, кровеносных сосудов) в необычные условия функционирования. Поэтому Н. рассматривают как специфический интегральный раздражитель, действующий на организм человека и животного в течение всего орбитального полёта. Ответом на этот раздражитель являются приспособительные процессы в физиологических системах; степень их проявления зависит от продолжительности Н. и в значительно меньшей степени от индивидуальных особенностей организма.

С наступлением состояния Н. у некоторых космонавтов возникают вестибулярные расстройства. Длительное время сохраняется чувство тяжести в области головы (за счёт усиленного притока крови к ней). Вместе с тем адаптация к Н. происходит, как правило, без серьёзных осложнений: в Н. человек сохраняет работоспособность и успешно выполняет различные рабочие операции, в том числе те из них, которые требуют тонкой координации или больших затрат энергии. Двигательная активность в состоянии Н. требует гораздо меньших энергетических затрат, чем аналогичные движения в условиях весомости. Если в полёте не применялись средства профилактики, то в первые часы и сутки после приземления (период реадаптации к земным условиям) у человека, совершившего длительный космический полёт, наблюдается следующий комплекс изменений. 1) Нарушение способности поддерживать вертикальную позу в статике и динамике; ощущение тяжести частей тела (окружающие предметы воспринимаются как необычно тяжёлые; наблюдается растренированность в дозировании мышечных усилий). 2) Нарушение гемодинамики при работе средней и высокой интенсивности; возможны предобморочные и обморочные состояния после перехода из горизонтального положения в вертикальное (ортостатические пробы). 3) Нарушение процессов обмена веществ, особенно водно-солевого обмена, что сопровождается относительным обезвоживанием тканей, снижением объёма циркулирующей крови, уменьшением содержания в тканях ряда элементов, в частности калия и кальция. 4) Нарушение кислородного режима организма при физических нагрузках. 5) Снижение иммунобиологической резистентности. 6) Вестибуло-вегетативные расстройства. Все эти сдвиги, вызванные Н., - обратимы. Ускоренное восстановление нормальных функций может быть достигнуто с помощью физиотерапии и лечебной физкультуры, а также применением лекарственных препаратов. Неблагоприятное влияние Н. на организм человека в полёте можно предупредить или ограничить с помощью различных средств и методов (мышечная тренировка, электростимуляция мышц, отрицательное давление, приложенное к нижней половине тела, фармакологические и др. средства). В полёте продолжительностью около 2 месяцев (второй экипаж на американской станции «Скайлэб», 1973) высокий профилактический эффект был достигнут главным образом благодаря физической тренировке космонавтов. Работа высокой интенсивности, вызывавшая учащение пульса до 150-170 ударов в мин., выполнялась на велоэргометре в течение 1 часа в сутки. Восстановление функции кровообращения и дыхания наступало у космонавтов через 5 суток после приземления. Изменение обмена веществ, стато-кинетические и вестибулярные расстройства были выражены слабо.

Эффективным средством, вероятно, явится создание на борту космического аппарата искусственной «тяжести», которую можно получить, например, выполняя станцию в виде большого вращающегося (т. е. движущегося не поступательно) колеса и располагая рабочие помещения на его «ободе». Вследствие вращения «обода» тела в нём будут прижиматься к его боковой поверхности, которая будет играть роль «пола», а реакция «пола», приложенная к поверхностям тел, и будет создавать искусственную «тяжесть». Создание на космических кораблях даже небольшой искусственной «тяжести» может обеспечить предупреждение неблагоприятного влияния Н. на организм животных и человека.

Для решения ряда теоретических и практических задач космической медицины широко применяют лабораторные методы моделирования Н., в том числе ограничение мышечной активности, лишение человека привычной опоры по вертикальной оси тела, снижение гидростатического давления крови, что достигается пребыванием человека в горизонтальном положении или под углом (голова ниже ног), длительным непрерывным постельным режимом или погружением человека на несколько часов или суток в жидкую (так называемую иммерсионную) среду.

Лит.: Какурин Л. И., Катковский Б. С., Некоторые физиологические аспекты длительной невесомости, в кн.: Итоги науки. Серия Биология, в. 8, М., 1966; Медико-биологические исследования в невесомости, М., 1968; Физиология в космосе, пер. с англ., М., 1972.

С. М. Тарг, Е. Ф. Рязанов, Л. И. Какурин.

Введение сил инерции упрощает и делает более наглядным решение целого ряда вопросов и задач о движении тел в неинерциальных системах. Получим сейчас уточненные выражения веса тела и ускорения силы тяжести (см. § 12).

Сила, с которой тело притягивается к Земле, называется силой тяжести, Вес тела равен силе, с которой неподвижное относительно Земли и находящееся в пустоте тело давит на горизонтальную опору или растягивает пружину вследствие притяжения к Земле.

Таким образом, вес тела равен силе тяжести; поэтому мы зачастую будем пользоваться этими терминами как равнозначными.

Если бы Земля не имела суточного вращения, то вес тела равнялся бы силе тяготения тела к Земле, определяемой по формуле (15). Благодаря суточному вращению Земли (в котором участвуют и все земные тела) на тело лежащее на земной поверхности, кроме силы тяготения направленной по радиусу к центру О Земли, действует центробежная сила инерции направленная по линии продолжения радиуса от оси вращения Земли (рис. 19). Разложим на две составляющие: в направлении радиуса в направлении, перпендикулярном Составляющая уравновешивается силой трения тела о земную поверхность; составляющая

противодействует силе тяготения тела к Земле. Поэтому сила притяжения тела к Земле, т. е. вес тела, выразится разностью силы тяготения и составляющей центробежной силы инерции

где географическая широта местонахождения тела. Учитывая формулы (15) и (20), получим

где масса тела, масса Земли, рад/с - угловая скорость суточного вращения Земли. Но поэтому

Из формулы (21) следует, что вес тела зависит от широты места: уменьшается от полюса к экватору благодаря увеличению в этом направлении (см. § 13). На полюсе

Так как ускорение силы тяжести то

Следовательно, ускорение силы тяжести также уменьшается от полюса к экватору. Правда, это уменьшение столь мало (не превышает что во многих практических расчетах его не учитывают.

С помощью сил инерции можно просто объяснить так называемое состояние невесомости. Тело, подверженное этому состоянию, не оказывает давления на опоры, даже находясь в соприкосновении с ними; при этом тело не испытывает деформации.

Состояние невесомости наступает в случае, когда на тело действует только сила тяготения, т. е. когда тело свободно движется в поле тяготения.

Это имеет место, например, в искусственном спутнике Земли, выведенном на орбиту и свободно движущемся в поле земного тяготения, т. е. вращающемся вокруг Земли (см. § 19).

При вращательном движении возникает, как мы уже знаем, центробежная сила инерции. Так как центробежная сила инерции, действующая на каждую частицу тела, находящегося в спутнике (и самого спутника), равна по величине и противоположна по направлению силе тяготения, действующей на соответствующую частицу, то эти силы взаимно уравновешиваются. В результате тело не подвергается деформации и не оказывает давления на стенки спутника (и другие возможные опоры), т. е. оно оказывается невесомым.

Невесомыми становятся и тела, находящиеся в космическом корабле, свободно (с выключенными двигателями) перемещающемся по любой траектории в безвоздушном пространстве в поле тяготения. Разумеется, что вместе со всеми телами, находящимися в корабле, становится невесомым и космонавт.

Физиологическое ощущение невесомости у космонавта выражается в отсутствии привычных напряжений и нагрузок, которые обусловлены силой тяжести. Прекращается деформация внутренних органов, исчезает постоянное напряжение ряда скелетных мышц, нарушается деятельность вестибулярного аппарата (обеспечивающего чувство равновесия человека), пропадает чувство «верха» и «низа», осложняется осуществление некоторых естественных функций организма. Столь привычные действия, как, например, выливание воды из сосуда, тоже вызывают затруднения: воду теперь приходится буквально вытряхивать из сосуда.

Для устранения перечисленных и других трудностей при длительном пребывании человека в космосе на космической станции предполагается создавать искусственную «весомость». С этой целью станцию будут конструировать в виде большого вращающегося диска с рабочими помещениями, расположенными на его периферии. Возникающая при этом центробежная сила инерции будет выполнять роль недостававшей силы тяготения.

С вращением Земли вокруг своей оси связано еще одно немаловажное явление: отклонение тел, движущихся по земной поверхности, от первоначального направления. Пусть тело массой двигаясь прямолинейно в северном полушарии, например вдоль меридиана, переместилось с широты которой соответствует линейная скорость вращения на широту которой соответствует скорость (рис. 20). Сохраняя по инерции свою первоначальную скорость вращения тело будет иметь на широте большую скорость вращения, чем находящаяся под ним земная поверхность. Иначе говоря, на широте тело приобретает ускорение относительно земной поверхности, направленное вправо перпендикулярно к перемещению тела. В результате тело отклонится вправо от первоначального (меридионального) направления движения и его траектория (относительно земной поверхности) окажется криволинейной.

Наблюдатель, связанный с вращающейся Землей (и потому не замечающий ее вращения), объяснит данное явление действием на тело некоторой силы инерции, направленной вправо перпендикулярно к скорости перемещения тела и равной по величине так. Эта сила получила название кориолисовой силы, или силы Кориолиса.

Сила Кориолиса действует только на движущиеся (относительно Земли) тела. Будучи перпендикулярной к скорости движения тела, она изменяет только направление, но не величину этой скорости; в северном полушарии кориолисова сила направлена вправо, в южном полушарии - влево. Во избежание недоразумений подчеркиваем, что сила Кориолиса возникает при любом (а не только при меридиональном) направлении движения тел.

Величина силы Кориолиса пропорциональна скорости движения тела, его массе и угловой скорости суточного вращения Земли. Поскольку угловая скорость вращения Земли невелика, сила Кориолиса может принимать большие значения и вызывать существенные отклонения только у тел, движущихся с большой скоростью (например, у находящихся в полете межконтинентальных баллистических ракет).

Если движение тел на земной поверхности ограничено (в боковом направлении) какой-либо связью, то тело будет давить на эту связь с силой, равной кориолисовой. При длительном воздействии сила Кориолиса, несмотря на ее сравнительно малую величину, вызывает заметный эффект. Благодаря ей реки северного полушария подмывают правые берега (закон Бера), а воздушные течения приобретают правое вращение (по часовой стрелке). Действием силы Кориолиса обусловлен и повышенный износ правого рельса железнодорожных путей в северном полушарии.

Задача 6. К сухожилию длиной см и диаметром подвесили груз При этом оно удлинилось до см. Определить модуль упругости сухожилия.

Решение. Сухожилие подвергается деформации одностороннего растяжения, поэтому, согласно формуле (12),

где площадь поперечного сечения, величина удлинения сухожилия.

Задача 7. Найти силу тяги развиваемую мотором автомобиля, движущегося в гору с ускорением (рис. 21). Уклон горы равен на каждые пути, масса автомобиля коэффициент трения

Решение. Выразим вес автомобиля:

Разложим его на две составляющие (рис. 21): силу скатывающую автомобиль с горы (параллельно поверхности горы), и силу прижимающую его к поверхности горы, т. е. силу нормального давления (перпендикулярна к поверхности горы).

Мотор движущегося в гору автомобиля должен преодолевать скатывающую силу и силу трения кроме того, он должен обеспечить автомобилю ускорение а. Поэтому сила тяги

Вес тела (вещества) это понятие относительное. Говоря о весе нужно обязательно оговаривать относительно чего этот вес действует. Так же следует иметь ввиду, что вес тела (вещества) возникает не потому, что Земля притягивает это тело, а потому, что вокруг Земли существует воздушная оболочка (атмосфера). Взаимодействие атомов воздуха и атомов тела, окруженного воздухом вызывает появление силы веса (гравитационной силы).

Сила веса возникает потому, что давление атомов воздуха оказываемое на тело сверху больше, чем давление снизу (по бокам давление воздуха одинаково).

Очень важно также здесь отметить, что сила веса зависит не от абсолютного значения величины давления воздуха, а от разности давлений сверху и снизу тела.

Поэтому вес тела не изменится если давление сверху и снизу увеличить например на 10 атмосфер.Так как разница останется той же самой.

В случае когда разница в давлениях сверху и снизу равна нулю, тело не имеет веса относительно воздуха который его окружает. Т. е. тело находится в невесомости относительно окружающего воздуха.

Другими словами, в состоянии невесомости (например железного шара), давление атомов воздуха на атомы шара (находящиеся в его поверхностном слое), одинаково со всех направлений (например на каждый сантиметр поверхности шара действует давление 3 атмосферы).

Такое условие наступает в том случае, когда шар находится в состоянии свободного падения в направлении к поверхности Земли. В этом случае давление на нижнюю часть шара увеличивается за счет лобового сопротивления воздуха, а вверху шара создается разряжение.

Изменение давления воздуха на шар, вызванное его движением, приводят к тому, что давление воздуха на шар сверху и снизу выравниваются. При этом разница в давлениях становится равной нулю. Соответственно и вес тела тоже будет равен нулю. Тело замедляет скорость движения в направлении к Земле. При этом сила давления вызванная лобовым сопротивлением и сила разряжения вверху шара тоже уменьшаются. Снова возникает сила веса и процесс повторяется.

Конечно же процесс этот не сопровождается такими скачками как это я описал, он протекает плавно. И в процессе свободного падения шара силы давления воздуха на любую плошадь его поверхности остаются одинаковыми.

Поэтому можно сказать, что вес свободно падающего телаотносительно окружающего его воздуха равен нулю. Шар при свободном падении находится в состоянии невесомостиотносительно атмосферы воздуха окружающей Землю, а относительно Земли шар имеет вес.

Теперь предположим, что наш, падающий в воздухе железный шар, полый, и внутренний объем его заполнен воздухом.

Это как раз и есть тот самый корпус лифта или корпус космического корабля.

То, что корпус будет находится в невесомости мы уже выяснили.

Возникает вопрос, будет ли находиться в невесомости тело(например космонавт), находящееся внутри полого шара?

Оказывается он не будет находиться в невесомости. Хотя сила веса его будет настолько мала, что по сравнению с весом этого тела на поверхности Земли ей можно принебречь.

В невесомости тело внутри шарообразной кабины корабля будет находиться в том случае, если оно будет иметь форму шара, и находиться точно в геометрическом центрекабины корабля. Во всех остальных точках оно будет иметь маленький вес.

Этот маленький вес будет перемещать наш шарик к внутренней поверхности большого шара.

Давление воздуха в полости большого шара будет распределено в его объеме таким образом, что чем ближе мы будем приближаться к центру шара, тем выше будет давление. Максимальным оно будет в геометрическом центре шара. Потому маленький шарик, геометрический центр которого будет совпадать с геометрическим центром большого шара, будет испытывать равномерное давление на своей поверхности.

Если же его сместить относительно центра в любую из сторон, то на его поверхность будут действовать различные силы давления. Это и приведет к появлению веса.

Разность этих давлений будет мала потому, что соотношение размеров большого и малого шаров невелики.

Следует так же отметить, что если шар заполнить не воздухом а водой, а в качестве рассматриваемого тела использовать пузырек воздуха, то он всегда будет стремиться занять положение в геометрическом центре большого шара. Это происходит потому, что удельный вес воздуха меньше чем воды. Подробнее об этом здесь рассказывать не буду.

Прежде чем дать определение понятия невесомости остановлюсь еще на одном примере.

Предположим, что железный шар лежит на горизонтальной площадке Земли.

Весом тела Р называют силу с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на горизонтальную опору или растягивает нить подвеса . Вес тела не следует путать с его массой. Масса измеряется в килограммах, а вес как и любая сила в ньютонах. Масса это скалярная величина (не имеет направления), вес – векторная(имеет направление).

Вес тела численно равен силе тяжести, если оно находится на покоящейся относительно Земли опоре или подвешено на нити, неподвижной относительно Земли (т.е в инерциальной системе отсчёта). Если же опора или подвес вместе с телом будут ускоренно двигаться вверх или вниз, то вес тела будет отличаться от силы тяжести, т.е. Р≠ mg.

Силу N, действующую на данное тело со стороны опоры перпендикулярно к его поверхности, называют силой нормальной реакции опоры .

Если тело лежит на непод­вижной опоре, то на него действуют две силы: сила реакции опоры и сила тяжести (рис. 2.5).

На основании второго закона Ньютона , а так как тело покоится, то его ускорение . Следовательно, и . Значит модули этих сил равны: N=mg. Вес тела Р - это сила, противодейст­вующая, согласно третьему закону Ньютона, силе нормального давле­ния N. Тогда N=P и P = mg.

Если же опора или подвес вместе с телом будут ускоренно двигаться вверх или вниз, то вес тела будет отличаться от силы тяжести.

Рассмотрим три случая.

· Если опора или подвес вместе с телом будут двигаться вверх равноускоренно или

вниз равнозамедленно (ускорение в обоих случаях направлено вверх, а> 0), то

P = m (g+а ),

т.е. вес тела больше силы тяжести Р > mg. Состояние тела, при котором его вес превышает силу тяжести, называют перегрузкой .

Количественно перегрузку характеризуют отношением , которое обозначают буквой n и называют коэффициентом перегрузки .

Чем меньше время действия перегрузки, тем большую по величине перегрузку способен выдержать человек. Так, установлено, что человек находясь в вертикальном положении, достаточно хорошо переносит перегрузки от 8g за 3с до 5g за 12-15 с. При мгновенном действии, когда они длятся менее 0,1 с, человек способен переносить двадцатикратные и даже большие перегрузки.

На участке разгона ракеты-носителя коэффициент перегрузки составляет несколько единиц.

· Если опора или подвес вместе с телом будут двигаться вниз равноускоренно или вверх равнозамедленно (ускорение в обоих случаях направлено вниз, а< 0), то

P = m (g-а ),

т.е. вес тела меньше силы тяжести Р < mg.

· При а = g. P =0, т.е. тело не давит на опору. Состояние тела, при котором его вес равен нулю, называют невесомостью .

В состоянии невесомости находится любое свободно падающее тело. Чтобы испытать это состояние, достаточно совершить простой прыжок. После выключения двигателей, когда космический корабль выходит на орбиту вокруг Земли, его ускорение становится равным ускорению свободного падения, и космонавт в орбитальной космической станции будет находиться в состоянии равновесия.

Каждое находящееся на Земле тело массой m притягивается к Земле под действием силы тяготения, направленной к центру ее и равной

(M - масса Земли, R - расстояние от тела до ее центра (вблизи поверх­ности Земли это расстояние прибли­зительно равно ее радиусу R 3).

Если это тело лежит на неподвижной опоре, то на него действует две силы: сила реакции опоры N и сила тяготения F. Эти две силы дают равнодействующую силу F n , направленную перпендикулярно оси враще­ния (рис. 1.17):

Равнодействующая сила F n , согласно второму закону Ньютона, вы­зывает нормальное (центростремительное) ускорение ,т.е.

Учитывая, что υ= ωr, находим

Следовательно, F n , имеет максимальное значение на экваторе и F n =0 на полюсах. Поэтому во всех точках земной поверхности, кроме полюсов вес тела Р меньше силы тяготения F. Однако в ряде практических задач можно пренебречь суточным вращением Земли и считать, что вес тела Р равен силе тяготения.