Невагомість

Визначення і загальна характеристика

НЕВАГО́МІСТЬ — стан, у якому пере­буває матеріальне тіло, що вільно рухається у полі тяжі­н­ня Землі (чи будь-якого іншого небесного тіла) під дією лише сили тяжі­н­ня. Якщо людина міститься у полі тяжі­н­ня Землі на горизонт. площині, що пере­буває у спокої (чи рухається рівномірно і прямолінійно), то на неї діють сила тяжі­н­ня і направлена в протилежну сторону реакція опори з боку площини, внаслідок чого виникає тиск частинок тіла одна на одну. Людський організм спри­ймає такий тиск як від­чу­т­тя «ваги». Аналогічно, за­стосовуючи ці міркува­н­ня до будь-якого тіла, його вагою називають силу, що діє з боку тіла на опору (під­віс) і дорівнює силі реакції опори (під­вісу). За своєю природою вага або дорівнює силі тяжі­н­ня (в інерцій. системі від­ліку), або менша чи більша за неї (в неінерцій. системах від­ліку). Напр., коли тіло пере­буває в ліфті, що рухається по вертикалі вниз із при­скоре­н­ням а ≠ g, де g — при­скоре­н­ня вільного паді­н­ня, на нього діє сила тяжі­н­ня з боку Землі F = mg, сила інерції F_i = ma (направлена протилежно при­скорен­ню ліфта) і сила реакції опори N (див. Рис. 1). Тоді вага тіла буде меншою за силу тяжі­н­ня: P = N = F — ma. Якщо a = g, тіло (всі його частини) і ліфт вільно падають з однаковим при­скоре­н­ням g, реакція опори від­сутня, вага тіла дорівнює нулеві і ніякого взаємного тиску один на одного частинки не здійснюють, тобто має місце Н. При цьому на всі частинки тіла, що пере­бувають у стані Н., сили тяжі­н­ня діють, але немає зовн. сил, прикладених до тіла з боку під­логи ліфта (реакції опори), які б могли викликати взаєм. тиск частинок тіла один на одного. Подіб. стан можемо спо­стерігати для тіл у штуч. супутнику Землі, що рухається із певною швидкістю V, пере­буваючи на стаціонар. орбіті з радіусом R (див. Рис. 2). На тіло діє сила тяжі­н­ня F = mg з боку Землі. Сила інерції, що виникає внаслідок оберта­н­ня навколо Землі (інерційна від­центрова сила), буде F_i = mV²/R, a умова пере­бува­н­ня на стаціонар. орбіті ви­глядає так: F_i = F. Через те на під­логу кабіни ніякі сили не діють, реакція опори від­сутня і тіло пере­буватиме у стані Н. Взагалі тіло під дією зовн. сил буде в стані Н., якщо: діючі зовн. сили лише масові (сили тяжі­н­ня); поле цих масових сил локально однорідне, тобто сили поля надають всім частинам тіла в кожному його положен­ні однакові за величиною і напрямком при­скоре­н­ня; початк. швидкості всіх частин тіла за величиною і напрямком однакові (тіло рухається по­ступально). Отже, будь-яке тіло, роз­міри якого дуже малі в порівнян­ні із земним радіусом, здійсню­ючи вільний по­ступал. рух в полі тяжі­н­ня Землі, буде, за від­сутності ін. зовн. сил, пере­бувати в стані Н. Те саме стосується руху в полі тяжі­н­ня будь-яких ін. небес. тіл. Про­блема Н. за­ймає важливе місце серед ін. про­блем космонавтики унаслідок знач. від­мін­ностей умов Н. від земних, особливо у випадках пере­бува­н­ня людини в косміч. кораблі. Тому при польотах людини на орбітал. (навколозем.) або між­планет. станціях перед­бачено створювати штучне тяжі­н­ня, яке можна отримати, напр., роз­ташовуючи робочі приміще­н­ня в кабінах, що обертаються навколо центр. частини станції (тобто, рухаються непо­ступально). Унаслідок такого оберта­н­ня тіла в кабіні притискатимуться до її бічної поверх­ні, що ві­ді­граватиме роль під­логи, а реакція під­логи, прикладена до тіл, створюватиме штучне тяжі­н­ня.

Літ.: Стрелков С. П. Механика. Мос­ква, 1975; Матвєєв О. М. Механіка і теорія від­носності. К., 1993; Янґ Г., Фрідман Р. Фізика для університетів / Пер. з англ. Л., 2009.

В. А. Одарич

Фотоілюстрації

×

❮ ❯

Завантажити статтю