Как почувствовать невесомость? Клуб почемучек

Сегодня пятница, а значит в “Коллективном блоге для мам” вышел новый выпуск “Клуба почемучек”. Сегодня в нем оттвет на вопрос моего Вити “Как люди научились печь хлеб?“.
А здесь у меня я делаю перепост прошлого выпуска, в котором я отвечала на вопрос Лизы и ее двухлетнего сына Тома:

Невесомость – состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой (вес тела), возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела, отсутствует.
Это определение точно, но слишком сложно для понимания двухлетнего мальчика. Поэтому попробую по другому – не так точно, зато наглядно ?
Все мы на Земле (и на любой другой планете) чувствуем силу тяжести – силу притяжения Земли. Я уже рассказывала о ней раньше. То, что мы в обиходе называем “вес” предмета – это то, как мы ощущаем давление этого предмета на опору, которая не дает предмету падать под действием силы тяжести к центру Земли.

Книге рука преграждает путь к Земле.

Вот мы кладем книгу на руку – она нам кажется тяжелой, мы скажем “у нее большой вес”. Вес – это то давление, которое чувствует наша рука, преграждая книге путь к Земле. Мы уберем руку – книга упадет на пол. Пока она будет падать – веса у нее не будет (на самом деле будет из-за давления воздуха, но я для наглядности рассказа все буду упрощать), ведь она не давит ни на какую опору и не подвешена ни на какой веревке. А когда книга упадет на пол, она опять станет весить. Потому что частицы книги станут упираться в пол, который загораживает книге путь к центру Земли. В тот момент, когда книга падала, она была в невесомости!
Поэтому такое, казалось бы, чисто космическое понятие как “невесомость”, на самом деле нам хорошо знакомо.  Мы испытываем ее каждый раз, просто подпрыгнув – в момент, когда летим вниз и наша скорость становится равна ускорению свободного падения (9,8 м/сек). Мы испытываем невесомость качаясь на качелях – в тот момент, когда они на секунду застыли перед тем как поменять направление движения и опуститься вниз. Мы испытываем невесомость на борту корабля, качаясь на волнах – именно постоянное чередование невесомости и перегрузок вызывает “морскую болезнь”.  Мы испытываем невесомость в момент, когда наш самолет падает в воздушную яму. Всем знакомо это ощущение легкости в животе?

Невесомость легко почувствовать на качелях

Невесомость можно даже зафиксировать точным прибором в домашних условиях. Я говорю об обычных пружинных весах. Возьмите весы, подвесьте на них какой-то груз (мы взяли пакет с картошкой) и поднимите его на вытянутой руке как можно выше. Смотрите на стрелочку и резко опустите руку с грузом вниз, имитируя его падение. Вы увидите, что стрелочка на весах поднялась вверх, к нулю, фиксируя, что вес груза при падении уменьшился. (Лучше, если опыт будут делать два человека – один опускать, другой смотреть).

Опыт для измерения невесомости

Тот же эксперимент можно сделать с напольными весами (лучше всего использовать пружинные со стрелочкой, а не электронные из-за того, что изменение веса будет видно всего лишь мгновение, и электроника может не успеть среагировать). Встаньте на весы и запомните свой вес. А теперь присядьте. В момент приседания весы будут показывать меньший вес, чем в начале. Потому что хотя ноги и продолжали давить на опору и создавать вес, часть тела летела вниз со скоростью, равной ускорению свободного падения. И эта часть ничего не весила. Поэтому мы стали легче ровно на это значение.

К сожалению, в условиях Земли невесомость можно почувствовать только на несколько секунд. Дольше всего ее испытывают летчики на самолетах, которые выполняют полет по специальной траектории (почти параболе). Такие полеты как раз и проводятся для того, чтобы за эти 30-40 секунд полной невесомости (пока самолет как-бы падает на Землю) в нем могли тренироваться будущие космонавты. Я недавно видела сообщение о том, что калифорнийская компания BRC Imagination Arts разработала аттракцион для развлекательных парков, в котором люди смогут в течении 8-10 секунд находится в состоянии невесомости. Каждый желающий сможет купить недорогой билет и почувствовать себя космонавтом. Думаю, когда Том подрастет, он уже сможет покататься на таком аттракционе ?

Аттракцион, на котором можно будет полетать в невесомости Фото BRC Imagination Arts

Кстати, хочу обратить ваше внимание на то, что невесомость на космическом корабле возникает не из-за того (как думают многие), что он летит высоко, и сила притяжения Земли, действующая на него, мала. А из-за того, что космический корабль (и все, что в нем находится), двигаясь по орбите как будто-бы постоянно падает на Землю. Он все время летит вниз, поэтому и не имеет веса. А сила гравитации на космический корабль действует почти так же, как на Земле (всего на 10% меньше). Если бы мы могли построить башню высотой 350 км (именно такая высота орбиты МКС), то никакой невесомости мы бы там не почувствовали.
Другое дело, что если тело поместить вдали от действия любых гравитационных сил (любых крупных масс – планет, звезд и т.п.), то оно тоже будет в невесомости. Эту невесомость называют микрогравитацией.

Википедия //ru.wikipedia.org/wiki/Невесомость

П.Клушанцев Клушанцев П. Дом на орбите: Рассказы об орбитальных станциях. – Л.: Дет. лит., 1975 http://epizodsspace.no-ip.org/bibl/klusantsev/dom-na-orb75/klushantcev_04.htm

Класс!ная физика http://class-fizika.spb.ru/index.php/opit/731-op-ves

Космонавтика. Мир невесомости (уроки из космоса)

1 часть: https://www.youtube.com/watch?v=xcR8Y1RB1y8

2 часть: https://www.youtube.com/watch?v=Du2ulwha8zM

Опыты дилетанта. Невесомость на Земле https://www.youtube.com/watch?v=yL1fjhEWISM

А другие наши опыты и эксперименты можно увидеть тут: Почему сосульки всегда растут вниз, На каком хлебе плесень растет быстрее,  Строение почвы, Влияние почвы на рост растений, Почему образуются лужи, Играем в детектива – отпечатки пальцев, Почему люди не выпадают из качелей, Солнечные часы,  Водяные часы – клепсидра, Добыча и выплавка металлов, химические опыты, “Луна“,   Наблюдаем в микроскоп, Как самим сделать мультфильм.