winda kosmiczna

Liceum dla Dorosłych
semestr 1
FIZYKA
MAŁGORZATA OLĘDZKA
Temat 5 :
CO TO ZNACZY, ŻE CIAŁO JEST
W STANIE NIEWAŻKOŚCI?
Co nam przychodzi na myśl?
 Stan nieważkości
Wyjaśnimy
CO TO ZNACZY, ŻE CIAŁO JEST W STANIE
NIEWAŻKOŚCI?
1) Jakie siły działają na każde ciało w spoczynku?
Fs
2) Siły działające na ciało w windzie
a) winda spoczywa
 Na ciało o masie m działają dwie siły,
które równoważą się. Są to:
Fs - siła sprężystości podłogi
(tzn. reakcja na nacisk ciała)
Fc - siła ciężkości
Fs
m
Fc
2) Siły działające na ciało w windzie c.d.
b) Winda porusza się w dół z przyspieszeniem a
• Na ciało m nadal działają dwie siły
(ciężkości i sprężystości), ale już
nie równoważą się!
Obserwator widzi, że skrzynia m
porusza się względem niego ruchem
przyspieszonym, tak jak winda.
a
F’s
m
• Ciężar ciała nie zmienił się, więc
musiała zmniejszyć się siła sprężystości.
Fc
Siły działające na ciało w windzie c.d.
• A zatem, skoro wypadkowa siła wynosi Fc - Fs’
to z II zasady dynamiki otrzymujemy:
czyli
ma= Fc - Fs’
Fs’ = Fc - ma.
A skoro
to:
Fc=mg
Fs’ = mg - ma.
Siły działające na ciało w windzie c.d.
 Siła sprężystości działająca na skrzynię jest reakcją na siłę
nacisku, którą skrzynia działa na podłogę windy.
 Zatem w windzie jadącej z przyspieszeniem w dół skrzynia
naciska na podłogę siłą mniejszą niż w windzie nieruchomej.
 Ze wzoru Fs’ = mg - ma wynika, że wartość siły nacisku jest
tym mniejsza, im większe jest przyspieszenie windy.
 Gdy a=g (spadek swobodny), to skrzynia w ogóle nie
naciskałaby na podłogę!
Skrzynia byłaby w stanie nieważkości.
3) Na czym polega stan nieważkości?
 Stan nieważkości polega na braku występowania
wzajemnego nacisku miedzy ciałami tworzącymi
układ.
4) Przykłady ciał w stanie nieważkości
Ciała w statku kosmicznym poruszającym się
swobodnie (bez napędu)
 Ciała podczas tzw. lotów parabolicznych.
Lot taki polega na
tym, że samolot
manewrując sterami i
ciągiem silnika,
najpierw wznosząc się
i następnie opadając
w kierunku Ziemi, leci
po torze i z prędkością
dokładnie tak
dobranymi jakie
miałoby w czasie lotu
ciało swobodnie
rzucone przy braku
atmosfery.
4) Przykłady ciał w stanie nieważkości c.d.
 Nieważkość można odczuć
na huśtawce takiej, która
odchyla się ponad 900 od
położenia spoczynkowego.
Stan nieważkości wtedy
trwa albo ułamek sekundy
albo nieco ponad sekundę
w zależności od długości
wahadła, które tworzy. Ale
za to można go odczuwać
wiele razy, dwukrotnie za
każdym wahnięciem.
4) Przykłady ciał w stanie nieważkości c.d.
 Spadające swobodnie układy stykających się ze sobą
ciał, np. dwie książki stykające się, upuszczone
jednocześnie nie naciskają na siebie.
 Jedyną siłą działającą na ciała w stanie nieważkości
jest siła grawitacji.
Koniec tematu.