太空中的"失重"是指什么?

喻培伦2023-02-02  16

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失重

[shī zhòng]

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物体在引力场中自由运动时有质量而不表现重量的一种状态,又称零重力.失重有时泛指零重力和微重力环境.通俗地讲,当加速度竖直向下时为失重状态.

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主要内容

失重,是指物体失去了重力场的作用,当物体处于失重状态时物体除了自身重力外,不会受到任何外界重力场影响.

所谓重力,是物体所受地球的引力的一个分力(大小几乎等于引力).引力的大小与质量成正比,与距离的平方成反比.就质量一定的天体来说,物体离它越远,所受它的引力越小,即重力越小,在足够远的距离上,它的引力可以忽略不计.但宇宙中不只一个天体,众多天体的引力会形成一个引力场.因此,太空不会是失重环境.当然,就局部地区来说,如在地--月系统中,只考虑地球与月球的引力,在地球与月球之间的某些点上,地球与月球的引力相互抵消,重力为零.在日--地之间也有引力平衡点.绕地球飞行的载人飞船,离地面一般只有几百千米,那里的太空当然不会是零重力环境,即使在36000千米高空绕地球飞行的航天器,其周围太空也不会是零重力,而只能是轻重力,即重力比地球表面上轻(几乎可以忽略不计).利用飞机作抛物线飞行或利用自由落体原理设计的失重塔只能提供短暂的失重感.航天器在环绕地球运行或在行星际空间航行中处于持续的失重状态.在环绕地球运行的轨道上,实际上只有航天器的质心处于零重力,其他部分由于它们的向心力与地球引力不完全相等而获得相对于质心的微加速度,这称为微重力状态.航天器上轨道控制推进器点火、航天员的运动、电机的转动以及微小的气动阻力等都会使航天器产生微加速度.因此,航天器所处的失重状态严格说是微重力状态.航天器旋转会破坏这种状态.在失重状态下,人体和其他物体受到很小的力就能飘浮起来.长期失重会使人产生失重生理效应.失重对航天器上与流体流动有关的设备有很大影响.利用航天失重条件能进行某些在地面上难以实现或不可能实现的科学研究和材料加工,例如生长高纯度大单晶,制造超纯度金属和超导合金以及制取特殊生物药品等.失重为在太空组装结构庞大的航天器提供了有利条件.

主要现象

经常有人认为失重是不受重力,这是错误的.对于此教科书的解释是:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象称为失重(weightlessness)现象.

但是航空器在轨道上的失重不是重力消失或大幅度减小的结果(事实上,在100KM高度上,地球重力仅仅比地球表面减少大约3%).失重现象主要发生在轨道上或太空内或在其他一些不正常情况下的(远离星球或大重量物体)处于引力平衡点的零重力的环境下,这种现象应被称为完全失重.物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重(假如说地球重力消失了,那么人只要轻轻一跳将会向着一个方向永远飞行下去).

宇航员在太空中会失重,是因为太空中几乎没有引力。

太空航天器在环绕地球运行或者在星际空间轨道上飞行时,会远离地球和其他星球,所以就会处于失去重力的状态,因此宇航员也会随之失重。

失重不是重力消失或大幅度减小的结果(事实上,在100km高度上,地球重力仅仅比地球表面减少大约3%)。失重现象主要发生在轨道上或太空内或进行抛物线飞行的飞机内或在其他一些不正常情况下的(远离星球或大重量物体)物体或人的自由下降。物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重。

不是因为失去引力,引力在任何地方都有,只是距离越远引力越小,失重只是“错觉”。万有引力让你做了其他运动,而不是坠落,太空失重是因为离开了地球引力。看看万有引力计算公式,自然就知道了(距离太大的,引力就会很小)

没有引力。所以会失重。地球大气层外就基本无地球引力场了,所以人在太空感觉不了引力,但宇宙的总动人是感觉不到而已!没了地心引力了所失重?

失重的定义是物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象。仔细考虑就会发现,这个定义给失重现象定了一个前提,那就是重力场的存在。没有重力场,也就没有重力,也就不存在失重现象。换句话说,按照这个定义,失重现象只会出现在天体的引力范围内。

对于没有引力场的太空(或小到可忽略,或有离心加速度平衡掉,这里都归在没有引力场的范围里),由于不存在重力,按照上述定义也就不存在失重现象。而太空中那没有重力的状态,由于感觉与失重相似,所以习惯上也称为失重。

太空中的“失重”状态,是一种脱离力场的状态,或说完全没有重力的状态。这从航天员在航天器上悬浮的情况就可以知道

失重并不是失去重力,只是人在太空要围绕地球做圆周运动,而圆周运动需要向心力,这个向心力就是由地球对人的引力(重力)提供的。就是说,人在太空所受的重力,用来维持人围绕地球做圆周运动了。

而实际上,飞船在太空飞行,还是会受到一些,及其稀薄的大气的影响,所以,其只是在做近似的平抛运动(是近似的匀速直线运动和近似的自由落体的叠加),因此,飞船不是完全失重的,而是处于微重力状态。


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