NT. Co to znaczy, że ciało znajduje się w stanie nieważkości?
Transkrypt
NT. Co to znaczy, że ciało znajduje się w stanie nieważkości?
Co to znaczy, że ciało jest w stanie nieważkości? Założenie wyjściowe: Na podłożu leży ciało A o masie , natomiast na tym ciele leży ciało o masie Jeżeli wartość siły nacisku ciała B na ciało A wynosi zero, to mówimy, że oba ciała względem siebie znajdują się w stanie nieważkości! Jak można osiągnąć w warunkach ziemskich stan nieważkości? Założenie wyjściowe: Człowiek o masie m stoi na podłodze windy poruszającej się pionowo w dół ruchem jednostajnie przyspieszonym. Wartość przyspieszenia windy wynosi a. Uwaga: Jeżeli wektory prędkości i przyspieszenia mają takie same zwroty, to oznacza to, że ciało (człowiek i winda) porusza się ruchem przyspieszonym! Na człowieka działają następujące siły: - siła grawitacji, której wartość wynosi w przybliżeniu tyle, co wartość tzw. ciężaru człowieka (siły ciężkości) - siła reakcji (sprężystości) podłogi windy Zgodnie z III Z.D.N: wartość siły nacisku człowieka na podłogę ma taką samą wartość, jak siła reakcji podłogi windy Ponieważ winda, wraz z człowiekiem, porusza się ruchem zmiennym, to do opisu ruchu człowieka i windy należy zastosować II Z.D.N: W rozpatrywanej sytuacji: Oraz: Stąd: NT - Co to oznacza, że ciało znajduje się w stanie nieważkości? Strona 1 Po prostych przekształceniach: Człowiek będzie w stanie nieważkości względem podłogi windy, gdy: Ponieważ: to drugi z czynników we wzorze na siłę nacisku, musi mieć zerową wartość Wniosek: Jeżeli winda i człowiek będą spadać swobodnie (tylko pod wpływem siły grawitacji), to wartość siły nacisku człowieka na podłogę windy będzie równa zero człowiek będzie się znajdować w stanie nieważkości! Uwaga: Przyjmując, że wartość przyspieszenia windy jest liczbą dodatnią (wektory mają tylko wartości dodatnie!), to wartość siły nacisku człowieka na podłogę windy, podczas jej ruchu w pionie, można wyrazić zależnością: Wybór znaku ( lub ): ruch przyspieszony do góry lub opóźniony w dół: wybieramy Wartość siły nacisku jest większa od wartości ciężaru człowieka. Człowiek znajduje się w stanie przeciążenia. ruch przyspieszony w dół lub opóźniony do góry: wybieramy Wartość siły nacisku jest mniejsza od wartości ciężaru człowieka. Człowiek znajduje się w stanie niedociążenia. Wartość siły nacisku jest równa zero. Człowiek znajduje się w stanie nieważkości. Człowiek traci kontakt z podłogą! ruch jednostajny (do góry lub w dół): Wniosek końcowy: Wartość siły nacisku jest równa wartości ciężaru człowieka. Jeżeli jedyną siłą działającą na ciało jest siła grawitacji, to ciało znajduje się w stanie nieważkości! Zadanie. Kosmonauta o masie 80 kg znajduje się w stacji kosmicznej okrążającej Ziemię po torze będącym okręgiem. Odległość stacji od powierzchni Ziemi wynosi 500 km. Oblicz wartość siły grawitacji ziemskiej działającej na kosmonautę. O ile procent wartość tej siły jest mniejsza od wartości siły grawitacji działającej na kosmonautę na powierzchni Ziemi? Czy kosmonauta, krążący wokół Ziemi, znajduje się w stanie nieważkości? (uzasadnij odpowiedź!) NT - Co to oznacza, że ciało znajduje się w stanie nieważkości? Strona 2