ağırlıksızlık

Neredeyse ağırlıksız olduğunda (düşük hızda serbest düşüşte), su damlacıkları küreler halinde oluşur. Daha yüksek hızlarda, hava serbest düşüşü yavaşlatır ve düşme yönünde damlalar düzleşir.

Ağırlıksızlık , vücut üzerindeki ağırlığın hissedilemediği bir durumu ifade eder. Daha sonra bir yüzeye baskı yapmaz - karşı kuvvet yoktur . Neredeyse ağırlıksız olma durumuna mikro yerçekimi denir .

Genel olarak, bir vücut ağırlıksız bir durumdadır ve yerçekimi onu bir karşı kuvvet tarafından engellenmeden hızlandırılmış harekete geçirebilir . Bu tür durumlar , uzayda veya parabolik uçuşta güçsüz uçuşta serbest düşüşte - örneğin bir düşme kulesinde - iyi bir yaklaşımla mevcuttur . Ağırlıksızlık, engelsiz hızlandırılmış bir gövdenin tüm bileşenlerine yaklaşık olarak eşit şekilde uygulanır. Bu nedenle, ISS'de bir astronot tarafından serbest bırakılan bir nesne uzayda onun yanında serbestçe yüzer : ISS, astronot ve nesne, dünyanın yerçekimi alanında dünya etrafındaki serbest "düşüşlerinde" neredeyse aynı ivmeyi yaşarlar.

Tam, tam ağırlıksızlık, ancak uzaysal olarak sabit bir yerçekimi alanında, ancak var olmayan bir yerde veya nokta benzeri bir cisim için mümkün olabilirdi. Gerçek bir cisim, genişlemesi nedeniyle, tüm parçalarında aynı yerçekimi ivmesine maruz kalmaz, bu da serbest düşüş sırasında gelgit kuvveti veya mikro yerçekimi olarak fark edilir hale gelir.

Genel Bakış

Yeterince yüksek bir başlangıç ​​hızı verildiğinde , sonunda dünyayı ağırlıksız bir şekilde çevreleyecek olan, yatay olarak atılan bir gülle üzerine Newton'un düşünce deneyi (C, D)

Yerçekiminin dünya üzerindeki etkisi, örn. Örneğin bir elma ağaçtan yere düştüğünde veya ağırlığımızla yere bastırıldığımızda. Ağırlık tüm vücuda etki eder ve her bir parçasında hacim kuvveti olarak kendini gösterir . Ağırlık olarak hissettiğimiz ve genellikle onu yerçekimi ile eşitlediğimiz şey, zeminin aşağıdan bir karşı kuvvet uyguladığı gerçeğine dayanır. Bununla birlikte, bu, vücudumuzun her yerinde eşit olarak çalışmaz, en çok tüm ağırlığımızı taşımak zorunda olan, sadece başımızı destekleyen boyunda çok daha zayıf olan ayaklarımızda çalışır. Bu nedenle vücudumuz biraz sıkıştırılır.

En azından sınırlı bir süre için ağırlıksızlığa ulaşmanın en kolay yolu serbest düşüştür. Tamamen serbest bir düşüş için, havanın frenleme etkisi kapatılmalıdır, bu da boşaltılmış iniş kulelerinde mümkündür .

Dikey, eğik veya yatay olarak fırlatılan her vücut veya genel olarak bir yörünge parabolü üzerindeki her vücut (daha fazla kuvvet olmaksızın, yani özellikle hava sürtünmesi olmadan) ağırlıksızdır. Sözde parabolik uçuşlarda , uçaktaki hava sürtünmesinin motorların itişi veya uygun uçuş manevraları ile telafi edildiği 90 saniyeye kadar ağırlıksızlık elde edilir. Parabolik uçuşlar başlangıçta astronotlar için ağırlıksızlık eğitimi için tasarlanmıştı , ancak şimdi esas olarak mikro yerçekiminde (örneğin malzeme bilimi veya hücre biyolojisi ) bilimsel deneyler ve uzay teknolojilerini test etmek için kullanılıyor. Çeşitli ülkelerde ticari parabolik uçuşlar vardır.

Günlük yaşamda (yaklaşık) ağırlıksızlık örnekleri

  • 1,5 metre yükseklikten bir tramboline atlarken, bir saniyeden fazla "ağırlıksızlık" hissi yaşanabilir.
  • Bir gemi birkaç metre atılır ise, içindeki nesneler davranırlar gibi hafifti birbirleriyle . Örnekler: içine birkaç fındık veya misket atılmış büyük, boş bir plastik su şişesi; içine nesnelerin yerleştirildiği pleksiglastan yapılmış bir küp; Fırlatılan hava kabarcıklarını görebilmeniz için kuvvetlice çalkalanan suyla bir cam balon.
  • Yüksek dalışta veya bungee jumping yaparken bile , atlayıcının vücudu su yüzeyine dokunana veya lastik ip gerilinceye kadar (sadece birkaç saniye bile olsa) ağırlıksız hisseder. Büyük bir yükseklikten, örneğin bir paraşütle atlarken , ağırlıksızlık hissi birkaç saniye sonra sona erer, çünkü bu durumda hava direnci açıkça fark edilir.
  • Ayrıca edebilirsiniz deneyim çeşitli içinde saniye ağırlıksız sürmek de eğlence parkları , özellikle rulo bardak ve serbest düşme kuleleri . Fan jargonunda buna " airtime" denir.

Astronotlar için eğitim amaçlı yapılanlar gibi su altı simülasyonlarında gerçek ağırlıksızlık veya "karşı kuvvet" yoktur: sadece yerçekimi sudaki statik kaldırma kuvveti ile telafi edilir . Astronot suda yüzer, ancak karşıt kuvvet aynı zamanda vücuduna dışarıdan bir yüzey kuvveti olarak etki eder . Bu nedenle, suda serbest düşüşte olduğu gibi aynı duyguya sahip değilsiniz, bunun yerine su tarafından taşındığını hissediyorsunuz.

(Yaklaşık) yörüngede ağırlıksızlık

Normal ağırlık (1 g, sol) ve mikro yerçekimi altında (sağda) kaynar suyun karşılaştırılması; ısı kaynağı resmin alt kısmındadır
Yeryüzünde (solda) ve mikro yerçekiminde (sağda) yanan bir mum alevinin karşılaştırılması
Mikro yerçekiminde düşüşler

Şimdiye kadar, karasal uzay yolcuları birkaç Apollo ay görevinde Dünya'nın yakın çevresini terk ettiler. Diğer tüm astronotlar, dünya yüzeyinin yaklaşık 500 km yukarısında yörüngede dönerler. İnsanlı uzay yolculuğu için tipik olan dünyaya yakın bir yörüngede, kişi sürekli ağırlıksızdır. Dünya'nın yerçekiminin yaklaşık% 90'ı, bir uzay istasyonunun genellikle bulunduğu yükseklikte hala iş başında olsa da , astronotlar bunu hissedemezler - çünkü yerçekimi astronotlar da dahil olmak üzere tüm kütleleri eşit bir şekilde hızlandırır ve başka hiçbir kuvvet hareket etmez.

Orada elde edilebilecek ağırlıksızlık mükemmel değil, yer çekiminin etkileri hala biraz fark ediliyor:

  • Dünyanın yerçekimi alanının gücü homojen değildir, yani. Bu, dünyadan uzaklaştıkça her üç metrede bir milyonda bir azaldığı anlamına gelir (bu temel kural, birkaç yüz kilometre yüksekliğe kadar dünyaya yakın alan için geçerlidir). Bu nedenle, uzay aracı hacmi içindeki yerçekimi farkı zaten ölçülebilir aralıktadır.
  • Yörüngedeki bir cismin daha uzaktaki kısmı , dünyaya daha yakın olan kısımdan daha büyük bir merkezkaç kuvveti yaşar .
  • Yörüngenin yüksekliğinde atmosfer çok incedir, ancak orada hala hava vardır ve hava direnci , uzay gemisinin sürtünme ile yavaşlamasına neden olur. Yavaşlama kalıcı olarak çalışan küçük bir motorla değil, sadece patlamalarda telafi edildiğinden, bu, uzay yolcuları üzerinde ileriye yönelik bir kuvvete neden olur .

Gelgit kuvveti vücut uzay ağırlık merkezinin üzerinde olduğu zaman, ilk iki nokta neden olduğu uzay, bir vücuda davranır uzay geri kalanında, toprak uzağa yönlendirilir aşağı toprağa doğru . Yani uzun vadede her şey uzay gemisinin üst veya alt duvarına düşer.

Mikro yerçekiminin etkileri

Ağırlıksızlık, hassas teknik cihazlarda (özellikle çok sayıda hareketli parçası olanlarda) sorunlara neden olabilir. Vücut ağırlığının etkisine bağlı olan fiziksel süreçler ( konveksiyon , örneğin mum veya kaynar su gibi ), ağırlıksız bir durumda, örneğin bazı günlük cihazlar kadar az çalışır. B. duşlar , lavabolar veya tuvaletler . Bu nedenle, uzay mekiklerinde ve uzay istasyonlarında özel olarak uyarlanmış sıhhi tesisler (örneğin, dışkı emme sistemli bir tuvalet) kullanılır. Uzayda insanlar bardak veya bardaklardan değil, kapatılabilir tüplerden veya kapaklı ve kapatılabilir pipetlerden içiyor.

İnsan vücudu, ağırlıksızlık hissine , tıpkı hareket hastalığı gibi , denge duygusunun karışıklığından kaynaklanan uzay hastalığı ile tepki verir .

Ağırlıksız duruma alıştıkça, uzay hastalığının karakteristik semptomları (baş dönmesi, mide bulantısı ve hatta kusma) kaybolur. Uzun süreli ağırlıksızlık (iki ay veya daha fazla), insan vücudunun rahatlamaya uyum sağlamasına yol açar (özellikle omurga ve bacak bölgesinde fark edilir): kemik ve kas kütlesi ile kan hacminin azalması, birçok uzay yolcusu için sağlık sorunlarına neden olur. yeryüzüne döndüklerinde hazırlar. Önleyici bir önlem olarak, uzun vadeli görevlerde (bir koşu bandı veya ergometre üzerinde ) astronotlar, yapay olarak oluşturulmuş bir dirençle ağırlıksızlığa karşı koymak için fiziksel egzersiz yapmalıdır. 2012 yılında astronotlar üzerinde yapılan çalışmalar da beyinde ve gözlerde değişiklikler olduğunu gösterdi.

(Neredeyse) ağırlıksızlıkta serbest düşüş deneyleri

Düşüşün yüksekliğine bağlı olarak ağırlıksızlık zamanı. Çıkışta da kuvvet yoksa değerler iki katına çıkar

Ağırlıksızlık özel araştırma koşulları sunar. Örneğin, yapışma kuvveti ve yüzey gerilimi özellikleri daha iyi gözlemlenebilir. Etkileşimleri, bir su sütununun (çeşme, küçük şelale) serbestçe düşen sıvılarla günlük yaşamda bile bir zincir gibi deforme olmasına neden olur, çünkü yüzey gerilimi küresel damlalar oluşturmaya çalışırken, kohezyon su sütununu bir arada tutmaya çalışır. .

  • Bremen'deki 146 metre yüksekliğindeki düşme kulesi , 3,5 m çapında boşaltılmış bir boruda 110 m düşme yüksekliği sağlar. Bununla birlikte, düşüş süresi bu büyük düşüş yüksekliğinde hala nispeten kısadır, yaklaşık 4,7 saniyedir. Deneyler , damla bölümünün sonunda ince taneli polistiren granül ile doldurulmuş 8 m yüksekliğindeki bir kapta yavaşlatılan özel olarak yapılmış bir damla kapsülünde gerçekleştirildi . Orada "test adayları" 167 km / s azami hıza sahipler. 2004 yılından bu yana kulede, damla kapsülünün fırlatılabileceği bir mancınık da var. Daha sonra, tırmanış zaten bir "serbest düşüş" olduğu için deney yaklaşık 9,2 saniye ağırlıksızlık yaşıyor.
  • Hannover Leibniz Üniversitesi Hanover Teknoloji Enstitüsü'ndeki (HITec) 40 metre yüksekliğindeki Einstein Asansörü , serbest iniş ve çıkış için 20 m'lik bir düşüş mesafesine sahiptir ve dört saniye ağırlıksızlıkla günde 100'e kadar test yapılmasına olanak tanır.
  • Yaklaşık iki metre yüksekliğindeki bir "mini düşme kulesi" 0,6 saniyelik bir düşme süresine izin verir, bu da bir video sinyali ve bilgisayar kullanarak gözlem ve değerlendirme için yeterlidir.
  • Düşme kulelerinin eski bir kullanımı, av tüfeği peletleri yapmaktır. Sıvı kurşunun, ince bir elek aracılığıyla bir hurda kulesinin içine yağmasına izin verilir . Serbest düşüş sırasında, kurşun damlalar yuvarlak küresel şekle bürünür.

İnternet linkleri

Commons : Weightlessness  - resimler, videolar ve ses dosyaları koleksiyonu
Vikisözlük: ağırlıksızlık  - anlamların açıklamaları , kelime kökenleri, eş anlamlılar, çeviriler

Bireysel kanıt

  1. ↑ yerçekimi ndaki en büyük paya gereğidir ağırlık kuvveti . Aynı zamanda, yerçekimine bağlı ivmeden de görülebileceği gibi , "ağırlıksızlıkta" da etkili kalır . Bu nedenle, bazı yazarlar ağırlıksızlık teriminin son derece yanıltıcı olduğunu ve karşı kuvveti tercih etmediğini düşünüyor . Lütfen bakın. inter alia: Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer: Textbook of Experimental Physics. Mekanik, görelilik, sıcaklık. Cilt 1, s. 162 f. De Gruyter, 1998, ISBN 3-11-012870-5 ( Google kitap aramasında sınırlı önizleme ). .
  2. ↑ Mikro yerçekiminde hücre fonksiyonları , Magdeburg Üniversitesi
  3. ↑ Serinin 11. bölümünde "Kilosuz İnsanlar" daki cam balon deneyi İnsanlar uzayda ne arıyor? ile Heinz Haber'in .
  4. ↑ Ağırlıksızlık beyni değiştirir. Açık: orf.at. 13 Mart 2012, 31 Ekim 2014'te erişildi.
  5. ↑ Uzayda uzun görevler nedeniyle deforme olan astronotların gözbebekleri, çalışma bulguları. Açık: guardian.co.uk. 13 Mart 2012, erişim 31 Ekim 2014.
  6. ^ Larry A. Kramer ve diğerleri: Mikrogravitenin Orbital ve İntrakraniyal Etkileri: 3-T MR Görüntülemede Bulgular. Açık: pubs.rsna.org. Haziran 2012, erişim 31 Ekim 2014.
  7. ↑ Uygulamalı Uzay Teknolojisi ve Mikro Yerçekimi Merkezi