Невесомость

В предыдущем пункте была получена формула для веса тела, находящегося на опоре, движущейся с ускорением , направленным вниз¹:

Р = m(g - а).

¹ Мы считаем, что модуль ускорения тела не превышает ускорения свободного падения.

Из этой формулы следует, что, когда ускорение опоры приближается к ускорению свободного падения g, вес тела стремится к <i>нулю.

При а = g тело совсем перестаёт давить на опору. В этот момент вес тела становится равным нулю. Такое состояние называют невесомостью.

Итак, тело находится в состоянии невесомости, когда оно под действием силы тяжести движется с ускорением свободного падения . При этом оно не давит на опору и не растягивает подвес, поэтому их можно вообще убрать.

Однако находящееся в состоянии невесомости тело не обязательно должно падать вниз! Вспомним, что ускорение брошенного произвольным образом тела во время всего полёта равно ускорению свободного падения (если можно пренебречь сопротивлением воздуха). Следовательно, брошенное тело находится в состоянии невесомости во время всего полёта.

7. Шарик брошен вертикально вверх. В какие моменты он находится в состоянии невесомости: при подъёме, в верхней точке траектории или когда он падает вниз?

Чтобы испытать кратковременное состояние невесомости, достаточно просто подпрыгнуть (рис. 16.3).

Рис. 16.3

Длительное состояние невесомости испытывают космонавты при выключенных двигателях космического корабля. При этом как корабль, так и космонавты находятся под действием только силы тяжести, то есть движутся с ускорением свободного падения.

Нальём воду в пластиковую бутылку с отверстием в дне. Вода будет вытекать из отверстия. Но если бросить бутылку (в любом направлении), то во время полёта бутылки вода из неё не выливается! Дело в том, что бутылка и вода в ней находятся в невесомости: вода не давит на дно бутылки и поэтому не выливается.

8. Шарик скатывается по «мёртвой петле» радиусом 20 см (рис. 16.4), не отрываясь от неё. Чему равна скорость шарика в верхней точке окружности, если в этой точке он находится в состоянии невесомости?

Рис. 16.4

П о д с к а з к а. Если шарик находится в состоянии невесомости, центростремительное ускорение ему сообщает только сила тяжести.