Măsurarea greutății corporale pe µs. O persoană poate alerga mai repede decât umbra sa dacă umbra este formată pe un perete paralel cu care alergă persoana, iar sursa de lumină se mișcă mai repede decât persoana în aceeași direcție cu persoana respectivă.
Care acum lucrează la International stația spațială, citeste:
„... am continuat colectarea preliminară a mărfurilor pentru Soyuz-ul nostru, inclusiv cota noastră personală de 1,5 kg și am împachetat celelalte bunuri personale pentru întoarcerea pe Pământ”.
M-am gândit la asta. Ok, astronauții pot lua cu ei 1,5 kg de lucruri de pe orbită. Dar cum își vor determina masa în condiții de imponderabilitate (microgravitație)?
Opțiunea 1 - contabilitate. Toate lucrurile pe nava spatiala trebuie cântărit în prealabil. Ar trebui să se știe în detaliu cât cântăresc un capac de stilou, un șosetă și o unitate flash.
Opțiunea 2 - centrifugă. Desfășurăm obiectul pe un arc calibrat; Din viteza unghiulară, raza de rotație și deformarea arcului, calculăm masa acestuia.
Opțiunea 3 - al doilea newtonian (F=ma). Împingem corpul cu un arc și îi măsurăm accelerația. Cunoscând forța de împingere a arcului, obținem masa.
S-a dovedit a fi al patrulea.
Se folosește dependența perioadei de oscilație a arcului de masa corpului atașat acestuia.
Contor de masă corporală și mase mici în gravitate zero „IM-01M” (contor de masă): 
„IM” a fost folosit la stațiile Salyut și Mir. Greutatea proprie a masometrului a fost de 11 kg, cântărirea a durat o jumătate de minut, timp în care dispozitivul a măsurat cu precizie perioada de oscilație a platformei cu sarcina.
Așa descrie Valentin Lebedev procedura în „Jurnalul unui cosmonaut” (1982):
„Este prima dată când trebuie să ne cântărim în spațiu. Este clar că cântarele obișnuite nu pot funcționa aici, deoarece cântarele noastre, spre deosebire de cele de pe pământ, funcționează pe un principiu diferit platformă oscilantă pe arcuri.
Înainte de a cântări, cobor platforma, strângând arcurile, la cleme, mă întind pe ea, apăsând strâns la suprafață și mă fixez, grupându-mi corpul astfel încât să nu atârne, înfășurându-mi picioarele și brațele în jurul suportului de profil. a platformei. Apăs pe obturator. O împingere ușoară și simt vibrații. Frecvența lor este afișată pe indicatorul în cod digital. I-am citit valoarea, scad codul pentru frecvența de vibrație a platformei, măsurată fără o persoană, și folosesc tabelul pentru a-mi determina greutatea.”
Stația orbitală cu echipaj personal „Almaz”, contorul de masă numărul 5: 
O versiune modernizată a acestui dispozitiv se află acum pe Stația Spațială Internațională:
Pentru a fi corect, opțiunea 1 (cântărirea preliminară a tuturor) este încă utilizată pentru controlul general, iar opțiunea 3 (a doua lege a lui Newton) este utilizată în dispozitivul de cântărire a dispozitivului de măsurare a masei cu accelerație liniară spațială (
Odată cu creșterea duratei zborurilor spațiale, medicii au pus problema necesității de a monitoriza greutatea astronauților.
O tranziție către un alt habitat duce cu siguranță la o restructurare a corpului, inclusiv la o redistribuire a fluxurilor de fluide în acesta.
În imponderabilitate, fluxul sanguin se modifică - de la membrele inferioare o parte semnificativă se duce la piept și cap.
Procesul de deshidratare a organismului este stimulat și persoana pierde în greutate.
Cu toate acestea, pierderea chiar și a unei cincimi din apă, care este de 60-65%% la om, este foarte periculoasă pentru organism.
De aceea au nevoie de medici dispozitiv de încredere, pentru monitorizarea continuă a greutății corporale a astronauților în timpul zborului și în pregătirea întoarcerii pe Pământ.
Cântarele „pământene” convenționale determină nu masa, ci greutatea corpului - adică forța gravitațională cu care apasă pe dispozitiv.
În gravitate zero, un astfel de principiu este inacceptabil - atât o bucată de praf, cât și un container cu o încărcătură, cu mase diferite, au aceeași greutate - zero.
Când au creat un contor de greutate corporală în gravitate zero, inginerii au trebuit să folosească un principiu diferit.
Principiul de funcționare al contorului de masă
Contorul de masă corporală în gravitate zero este construit conform circuitului oscilator armonic.
După cum se știe, perioada de oscilații libere a unei sarcini pe un arc depinde de masa acestuia. Astfel, sistemul oscilator recalculează perioada de oscilație a unei platforme speciale cu un astronaut sau un obiect plasat pe ea la masă.
Corpul a cărui masă urmează să fie măsurată este fixat de un arc în așa fel încât să poată oscila liber de-a lungul axei arcului.
Perioadă T (\displaystyle T) aceste fluctuații sunt asociate cu greutatea corporală M (\displaystyle M) raport:
T = 2 π M K (\displaystyle T=2\pi (\sqrt (\frac (M)(K))))unde K este coeficientul de elasticitate a arcului.
Astfel, știind K (\displaystyle K)și măsurarea T (\displaystyle T), poate fi găsit M (\displaystyle M).
Din formulă este clar că perioada de oscilație nu depinde nici de amplitudine, nici de accelerația gravitației.
Dispozitiv
Dispozitivul asemănător „scaunului” este format din patru părți: o platformă pe care să stea astronautul (partea superioară), o bază care este atașată la „podeaua” stației (partea inferioară), un suport și o parte centrală mecanică. , precum și o unitate electronică de citire.
Dimensiune dispozitiv: 79,8 x 72 x 31,8 cm. Material: aluminiu, cauciuc, sticla organica. Greutatea dispozitivului este de aproximativ 11 kilograme.
Partea superioară Dispozitivul pe care se întinde astronautul cu pieptul este format din trei părți. O foaie dreptunghiulară de plexiglas este atașată de platforma superioară. O barbie pentru astronaut se extinde de la capătul platformei pe o tijă de metal.
Partea inferioară a dispozitivului este o bază în formă de potcoavă de care sunt atașate partea mecanică a dispozitivului și unitatea de măsură de citire.
Piesa mecanica constă dintr-un cremalier cilindric vertical de-a lungul căruia un al doilea cilindru se deplasează în exterior pe rulmenți. Pe exteriorul cilindrului mobil se află două volante cu opritoare pentru fixarea sistemului mobil în poziția de mijloc.
O platformă în formă pentru corpul cosmonautului, care determină masa acestuia, este atașată la capătul superior al cilindrului mobil folosind două suporturi tubulare.
De jumătatea inferioară a cilindrului mobil sunt atașate două mânere cu declanșatoare la capete, cu ajutorul cărora opritoarele sistemului mobil sunt încastrate în mânere.
În partea de jos a cilindrului exterior există un suport pentru picioare pentru astronaut, care are două capace de cauciuc.
O tijă de metal se deplasează în interiorul raftului cilindric, înglobat la un capăt în platforma superioară; La capătul opus al tijei se află o placă, pe ambele părți ale căreia sunt atașate două arcuri, care stabilesc sistemul de mișcare al dispozitivului în poziția de mijloc atunci când se află în condiții de imponderabilitate. Un senzor magnetoelectric este atașat la partea de jos a rackului, care înregistrează perioada de oscilație a sistemului în mișcare.
Senzorul ține cont automat de durata perioadei de oscilație cu o precizie de o miime de secundă.
După cum se arată mai sus, frecvența de vibrație a „scaunului” depinde de masa încărcăturii. Astfel, astronautul trebuie doar să se balanseze puțin pe un astfel de leagăn, iar după un timp electronica va calcula și va afișa rezultatul măsurării.
Pentru a măsura greutatea corporală a unui astronaut, sunt suficiente 30 de secunde.
Ulterior, s-a dovedit că „cântarile cosmice” sunt mult mai precise decât cele medicale folosite în viața de zi cu zi.
|
Poveste
Un dispozitiv pentru măsurarea greutății corporale a unui astronaut a fost creat cel târziu în 1976 la biroul special de proiectare și tehnologie din Leningrad „Biofizpribor” (SKTB „Biofizpribor”)
Cântarul va afișa o greutate mai precisă dacă stați nemișcat pe cântar. Când te apleci sau te ghemuiești, cântarul va arăta o scădere a greutății. La sfârșitul îndoirii sau ghemuitului, cântarul va arăta o creștere a greutății.
Înapoi sus
De ce un corp suspendat de un fir. se balansează până când centrul său de greutate este situat direct sub punctul de suspensie?
Dacă centrul de greutate nu se află sub punctul de suspensie, atunci gravitația creează un cuplu; dacă centrul de greutate este sub punctul de suspensie, atunci cuplul de greutate este zero.
Deoarece bilele sunt identice, apoi bila care se mișcă înainte de impact se va opri, iar mingea în repaus înainte de impact își va dobândi viteza.
Înapoi sus
Aerul cald se ridică. De ce este mai cald în straturile inferioare ale troposferei?
Ridicându-se aerul atmosferic se extinde si se raceste.
De ce umbra picioarelor pe pământ este mai puțin neclară decât umbra capului?
Acest lucru se explică prin faptul că umbrele formate din diferite părți ale unei surse de lumină extinse se suprapun între ele, iar limitele acestor umbre nu coincid. Distanțele dintre limitele umbrelor din diferite părți ale sursei vor fi cele mai mici dacă distanța de la obiect la suprafața pe care se formează umbra este relativ mică.
În apa care curge dintr-un robinet de apă, o parte din aerul dizolvat este eliberat sub formă cantitate uriașă bule mici. La limitele acestor bule, lumina suferă numeroase reflexii, motiv pentru care apa capătă o lumină albă lăptoasă.
Un astfel de motor va funcționa, dar eficiența lui va fi scăzută, deoarece cele mai multe munca efectuată va merge spre comprimarea gazului.
În unghii, ca urmare a magnetizării lor, polii cu același nume se află în apropiere. Stalpii cu același nume se resping în punctele de suspensie, frecarea împiedică repulsia, iar dedesubt, capetele cuielor, atârnând liber, diverg, experimentând forțe de respingere.
De ce sticla din clădirile antice care a supraviețuit până în zilele noastre este mai groasă în partea de jos?
Sticla este un corp amorf. Atomii din el, ca într-un lichid, nu sunt ordonați și se pot mișca. Prin urmare, sticla verticală curge încet, iar după câteva secole puteți observa că partea inferioară a sticlei devine mai groasă.
La ce folosește energia consumată de frigider?
Energia electrică consumată de frigider este folosită pentru încălzirea încăperii.
Scade greutatea apă fierbinte menținute de forțele de tensiune superficială va fi mai mică. Coeficientul de tensiune superficială al apei scade odată cu creșterea temperaturii.
Cu ajutorul gheții, poți face foc într-o zi însorită dacă faci o lentilă biconvexă din gheață. O lentilă biconvexă are proprietatea de a colecta lumina care cade pe ea. razele solare până la un punct (în focalizare), astfel puteți ajunge în acest punct temperatură ridicatăși aprinde materiale inflamabile.
De ce ni se pare roșu apusul?
O undă de lumină parcurge o distanță mai mare în atmosferă de la apusul soarelui decât de la soarele la zenit. Lumina care trece prin atmosferă este împrăștiată de aer și de particulele din acesta. Difuzarea are loc în principal din radiația cu unde scurte.
O persoană poate alerga mai repede decât umbra sa dacă umbra este formată pe un perete, paralel cu care persoana alergă, iar sursa de lumină se mișcă mai repede decât un omîn aceeași direcție cu m și man.
În ce caz frânghia se întinde mai puternic - dacă o persoană își trage capetele cu mâinile în direcții diferite sau dacă trage cu ambele mâini la un capăt, legându-l pe celălalt de perete? Să presupunem că în ambele cazuri fiecare mână acționează asupra frânghiei cu aceeași forță.
În al doilea caz, frânghia se întinde mai mult. Dacă presupunem că fiecare mână acționează asupra frânghiei cu o forță egală ca mărime cu F, atunci în primul caz frânghia experimentează o forță F, iar în al doilea caz - 2F.
În timpul lunii pline, pete mari întunecate de pe Lună sunt vizibile în partea de sus a discului său. De ce sunt aceste puncte situate în partea de jos pe hărțile Lunii?
Imaginea Lunii de pe hărți corespunde imaginii acesteia obținută cu ajutorul unui telescop.
Cum se va schimba perioada de oscilație a unei găleți cu apă suspendată pe un cablu lung dacă apa curge treptat dintr-o gaură din fundul ei?
Pentru acest sistem, o bună aproximare este modelul unui pendul matematic, a cărui perioadă de oscilații depinde de lungimea sa.
Dacă găleata este inițial umplută în întregime, atunci când apa curge, perioada de oscilație va crește inițial. Acest lucru se explică prin faptul că centrul de greutate al sistemului „găleată-apă” va scădea și, ca urmare, lungimea pendulului va crește. Apoi perioada va scădea din cauza creșterii centrului de greutate al sistemului găleată-apă. Când toată apa din găleată este turnată, perioada de oscilație va deveni egală cu cea inițială, deoarece se va restabili lungimea iniţială a pendulului.
Întrebări test. Cum se comportă o clepsidră în gravitate zero? Clepsidrắ - pagina nr 1/1
13f1223 „Axiumniks”
Întrebări test.
1.Cum se comportă clepsidralele în gravitate zero?
Clepsidră- cel mai simplu dispozitiv de măsurare a intervalelor de timp, format din două vase legate printr-un gât îngust, dintre care unul este parțial umplut cu nisip. Timpul necesar pentru ca nisipul să fie turnat prin gât într-un alt vas poate varia de la câteva secunde la câteva ore.
Clepsidrasurile sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri. În Europa s-au răspândit în Evul Mediu. Una dintre primele mențiuni ale unui astfel de ceas este un mesaj descoperit la Paris, care conține instrucțiuni pentru prepararea nisipului fin din pulbere de marmură neagră, fiert în vin și uscat la soare. Pe nave, a fost folosită o clepsidră de patru ore (ora unui ceas) și una de 30 de secunde pentru a determina viteza navei prin buștean.
În prezent, clepsidrile sunt folosite doar în unele proceduri medicale, în fotografie, dar și ca suveniruri.
Precizia clepsidrei depinde de calitatea nisipului. Baloanele au fost umplute cu nisip recoapt cu granulație fină, cernute printr-o sită fină și uscate bine. Zincul măcinat și praful de plumb au fost, de asemenea, folosite ca materii prime.
Precizia cursei depinde și de forma baloanelor, de calitatea suprafeței acestora, de mărimea uniformă a granulelor și de curgerea nisipului. În cazul utilizării prelungite, precizia clepsidrei se deteriorează din cauza nisipului care afectează suprafața interioară a becului, mărind diametrul găurii din diafragma dintre bulbi și zdrobind boabele de nisip în altele mai mici.
În gravitate zero, o clepsidră, ca un ceas cu pendul, nu va funcționa. De ce? Deoarece vor depinde de gravitație, pendulul nu se va balansa, boabele de nisip nu vor cădea, deoarece nu există gravitație în spațiu.
2. Cum se măsoară masa unui corp în spațiu?
Deci știm că Liturghia este fundamentală mărime fizică, care determină inerțiale și gravitația proprietăți fizice corpuri. Din punctul de vedere al teoriei relativității, masa unui corp m caracterizează energia lui de repaus, care, conform relației lui Einstein: , unde este viteza luminii.În teoria gravitației a lui Newton, masa servește ca sursă a forței gravitației universale, care atrage toate corpurile unele la altele. Forța cu care un corp de masă atrage un corp de masă este determinată de legea gravitației lui Newton:
sau pentru a fi mai precis. 
, unde este un vector
Proprietățile inerțiale ale masei în mecanica non-relatistă (newtoniană) sunt determinate de relație. Din cele de mai sus, este posibil să se obțină cel puțin trei moduri de a determina masa corporală în gravitate zero.
Da, dacă se întâmplă să fii în gravitate zero, atunci amintește-ți că absența greutății nu înseamnă absența masei, iar dacă te lovești de partea laterală a navei tale spațiale, vânătăile și denivelările vor fi reale :).
În spațiu nu este doar dificil, dar este aproape imposibil să folosești un ciocan obișnuit. Acest lucru se întâmplă deoarece avem condiții gravitaționale diferite pe pământ și în spațiu. De exemplu: există un vid în spațiu, nu există greutate în spațiu, adică toată lumea este la fel, indiferent dacă ești un buton sau o stație spațială.
În spațiu nu există concept de sus și jos pentru că... Nu există un reper în raport cu care s-ar putea spune că acolo unde este sus și opus este în jos, în mod natural se poate lua o planetă ca reper, de exemplu soarele, dar acest lucru nu este acceptat oficial, ei cred că nu există sus. și în jos.
Proiectarea ciocanului pe sol este realizată pe principiul obținerii unei energii cinetice mai mari, adică cu cât viteza de balansare și masa ciocanului în sine este mai mare, cu atât lovitura este mai puternică.
La sol, lucrăm cu un ciocan folosind un punct de sprijin - podeaua, podeaua se sprijină pe sol, iar pământul este fundul, totul este tras în jos. În spațiu nu există punct de sprijin, nu există fund și toată lumea are greutate zero, când astronautul lovește cu un ciocan, va arăta ca o ciocnire a două corpuri care au energie cinetică, astronautul va începe pur și simplu să se răsucească dintr-o parte în alta. parte, altfel el va zbura deoparte, pentru că ei înșiși nu sunt „atașați” de nimic. Prin urmare, trebuie să lucrați cu un ciocan în raport cu ceva, de exemplu, puteți fixa ciocanul pe corpul a ceea ce trebuie să loviți, astfel încât ciocanul să nu fie singur, ci să aibă un punct de sprijin.
Pentru munca în spațiu, specialiștii sovietici au inventat un ciocan special. Mai mult, acest ciocan a fost pus în vânzare în 1977. Îl poți recunoaște după mânerul său confortabil. Pentru a vă asigura în sfârșit că ciocanul este „cosmic”, trebuie să loviți suprafața. Spre deosebire de ciocanele obișnuite, acesta nu revine după impact. Partea sa izbitoare este goală, iar bile metalice sunt turnate în cavitate. În momentul impactului, bilele inferioare se repezi în sus, iar cele superioare continuă să se miște în jos. Frecarea dintre ele disipă energia de recul. Puteți folosi principiul unei prese, care funcționează excelent în gravitate zero, deoarece folosește forța, presa funcționează în raport cu cadrul pe care sunt atașați cilindrii. Cadrul în sine trebuie să fie fixat de corpul obiectului care trebuie lovit. Iată ce se întâmplă: „ciocanul”, care acționează ca o presă, este atașat de corpul navei spațiale. Daca folosesti un astfel de ciocan, poti bate sau, mai exact, zdrobi orice cui sau nit.
Care este diferența dintre procesul de îngheț al apei de pe Pământ și de pe orbita spațială?
Cu toate acestea, dacă presiunea este sub 610 Pa (presiunea punctului triplu a apei), atunci apa nu poate fi în stare lichidă - fie gheață, fie abur. Prin urmare, la foarte presiuni joase Cea mai mare parte a apei se evaporă, iar restul se transformă în gheață. De exemplu (vezi diagrama de fază) la o presiune de 100 Pa, interfața dintre gheață și abur are loc la aproximativ 250 K. Aici trebuie să vă uitați la legea distribuției moleculelor în funcție de viteză. Să presupunem de la o lanternă că cele mai lente 5% dintre moleculele de apă au o temperatură medie de 250K. Aceasta înseamnă că la o presiune de 100 Pa, 95% din apă se va evapora, iar 5% se va transforma în gheață, iar temperatura acestei gheață va fi de 250 K.
Aceste argumente, desigur, nu țin cont de subtilități precum energia latentă a tranzițiilor de fază, redistribuirea moleculelor prin viteză în timpul răcirii, dar cred că calitativ descriu corect procesul.
În spațiu, presiunea este semnificativ mai mică, dar nu zero. Și curba dintre gheață și abur de pe diagrama de fază merge la punctul (T = 0; P = 0) pe măsură ce presiunea scade. Adică, la orice presiune arbitrar scăzută (dar diferită de zero), temperatura sublimării gheții este diferită de zero. Aceasta înseamnă că marea majoritate a apei se va evapora, dar o parte microscopică a acesteia se va transforma în gheață.
Mai este o nuanță aici. Spațiul este pătruns de radiații cu o temperatură de aproximativ 3 K. Aceasta înseamnă că apa (gheața) nu se poate răci sub 3 K. Prin urmare, rezultatul procesului depinde de presiunea de sublimare a gheții la o temperatură de 3 K. Deoarece limita de sublimare tinde spre zero conform unei exponențiale foarte abrupte.
P = A exp(-k/T), cu A aproximativ 10^11 Pa și k aproximativ 5200,
atunci presiunea de sublimare la 3 K este exponențial mică, așa că toată apa ar trebui să se evapore (sau toată gheața să se sublime, dacă vrei). 
Care lucrează acum la Stația Spațială Internațională, am citit:
...a continuat să pre-asamblam încărcătura pentru Soyuz-ul nostru, inclusiv cota noastră personală de 1,5 kg și am împachetat celelalte bunuri personale pentru întoarcerea pe Pământ.
M-am gândit la asta. OK, astronauții pot lua cu ei 1,5 kg de lucruri de pe orbită. Dar cum își vor determina masa în condiții de imponderabilitate (microgravitație)?
Opțiunea 1 - contabilitate. Toate lucrurile de pe nava spațială trebuie cântărite în avans. Ar trebui să se știe în detaliu cât cântăresc un capac de stilou, un șosetă și o unitate flash.
Opțiunea 2 - centrifugă. Desfășurăm obiectul pe un arc calibrat; Din viteza unghiulară, raza de rotație și deformarea arcului, calculăm masa acestuia.
Opțiunea 3 - al doilea newtonian (F=ma). Împingem corpul cu un arc și îi măsurăm accelerația. Cunoscând forța de împingere a arcului, obținem masa.
S-a dovedit a fi al patrulea.
Se folosește dependența perioadei de oscilație a arcului de masa corpului atașat acestuia.
Contor de masă corporală și mase mici în gravitate zero „IM-01M” (contor de masă):
„IM” a fost folosit la stațiile Salyut și Mir. Greutatea proprie a masometrului a fost de 11 kg, cântărirea a durat o jumătate de minut, timp în care dispozitivul a măsurat cu precizie perioada de oscilație a platformei cu sarcina.
Așa descrie Valentin Lebedev procedura în „Jurnalul unui cosmonaut” (1982):
Este prima dată când trebuie să mă cântăresc în spațiu. Este clar că cântarele obișnuite nu pot funcționa aici, deoarece nu există greutate. Cântarele noastre, spre deosebire de cele de pe pământ, sunt neobișnuite, funcționează pe un principiu diferit și sunt o platformă oscilantă pe arcuri.
Înainte de a cântări, cobor platforma, strângând arcurile, la cleme, mă întind pe ea, apăsând strâns la suprafață și mă fixez, grupându-mi corpul astfel încât să nu atârne, înfășurându-mi picioarele și brațele în jurul suportului de profil. a platformei. Apăs pe obturator. O împingere ușoară și simt vibrații. Frecvența lor este afișată pe indicator într-un cod digital. Îi citesc valoarea, scad codul pentru frecvența de vibrație a platformei, măsurată fără persoană și folosesc tabelul pentru a-mi determina greutatea.
Stația orbitală cu echipaj Almaz, contorul de masă numărul 5:
O versiune modernizată a acestui dispozitiv se află acum pe Stația Spațială Internațională: 
Video:
Pentru a fi corect, opțiunea 1 (cântărirea preliminară a tuturor) este încă utilizată pentru controlul general, iar opțiunea 3 (a doua lege a lui Newton) este utilizată în dispozitivul de cântărire a dispozitivului de măsurare a masei cu accelerație liniară spațială (