может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Ускорение g уменьшается с увеличением высоты над Землей. Это означает, что вес тела данной массы уменьшается по мере увеличения высоты его расположения над Землей. Когда некий объект покидает Землю и двигается по направлению к Луне, он достигает точки, где сила притяжения Земли равна силе притяжения Луны. Эта точка, в которой гравитационные силы равны и противоположны, называется нейтральной (нулевой) точкой.
На космический корабль, движущийся по орбите вокруг Земли, должна действовать какая-то сила, направленная к центру круговой орбиты и удерживающая этот космический корабль в круговом движении на одной и той же высоте. Сила, с которой Земля притягивает корабль на этой высоте, как раз и является центростремительной силой, необходимой для поддержания тела в круговом движении. Это значит, что космический корабль, а также и предметы, и астронавты внутри его становятся «невесомыми».
Между тем Земля по-прежнему притягивает космический корабль и его содержимое. Корабль и его содержимое имеют вес mg', где g' — это ускорение свободного падения на высоте корабля. Вес (сила) «мал» на этой высоте, потому что g' сравнительно мало, но его как раз хватает для того, чтобы не дать кораблю унестись в пространство, т. е. он удерживает корабль в круговом движении. Предметы и астронавты внутри космического корабля также должны испытывать силу, удерживающую их на орбите вокруг Земли; это обеспечивается их «весом» (тяготением). В границах движущегося космического корабля предметы и астронавты лишь кажутся не имеющими веса (что они не притягиваются); они ощущают то, что называется невесомостью. К сожалению, это довольно сомнительно, поскольку ошибочно предполагать, что астронавты и пр. не имеют никакого веса (т. е. не притягиваются Землей). Этот термин обосновывается следующим опытом: если объект соединить с пружинными весами в корабле, движущемся по орбите вокруг Земли, то весы покажут нуль, поскольку этот объект не оказывает воздействия силой на пружину весов. Поэтому кажется, что он ничего не весит.
Пружинные весы с подвешенным к ним предметом могут при определенных обстоятельствах давать нулевое показание и в школьной лаборатории. Например, если пружинные весы с присоединенным к ним объектом отпущены с определенной высоты и свободно падают на пол, то в падении они покажут нуль. Объект двигается с ускорением, равным ускорению, являющемуся результатом притяжения его Землей, и поэтому он не действует никакой силой на другие объекты, двигающиеся вместе с ней. Вот поэтому пружинные весы показывают нуль, и кажется, что объект не имеет веса. Однако притяжение объекта, действующее со стороны Земли в отношении объекта (которое было ранее обозначено как вес), необходимо для поддержания движения объекта по направлению к полу. Корабль на орбите находится в том же положении свободного падения, но благодаря орбитальной скорости и его высоте над Землей он падает таким образом, что его падение следует за кривизной Земли. Он никогда не приближается к Земле, потому что земная поверхность одновременно «падает» прочь от космического корабля.
Примечание. Некоторые источники определяют вес тела как «силу, с которой это тело действует на другое тело, которое его удерживает в равновесии, например, сила, с которой объект действует на пружину весов, называется «вес». Это определение приводит к различным умозаключениям о невесомости вроде того, что объект на самом деле может быть невесомым! Напротив, определение веса как притяжения Земли в отношении объекта означает, что вес W, который определяется формулой W = mg, может быть нулем, только если m=0. Поскольку все объекты имеют массу и g не может быть нулем, исключая теоретическое расстояние бесконечности, W всегда должно иметь какое-то значение вне зависимости от того, насколько малой может быть эта величина. Понятие веса может использоваться в ходе выполнения какой-либо задачи с учетом того, что притяжение Земли, действующее на этот объект, не заставляет этот объект воздействовать силой на другой объект, например на пружинные весы, которые поддерживают его. При этом, если пружинные весы дадут нулевое показание, мы скажем, что объект кажется невесомым. При использовании определения веса неправильно говорить, что объект невесом; следует особо подчеркнуть, что «невесомость» его является кажущейся. (Выделение курсивом слова кажущаяся и кавычками слова «невесомость» показывает, что последнее не употребляется в буквальном значении слова.)
Рисунок 3.3, а показывает объект, закрепленный на пружинных весах, в момент их свободного падения на пол в лаборатории, при этом наблюдаются нулевые показания весов, а рисунок 3.3, б демонстрирует астронавта, свободно «плавающего» в космическом корабле, вращающемся по орбите вокруг Земли. Оба тела кажутся «невесомыми».
ускорение свободного падения, потенциальная энергия, джоуль