Невесомость

Мы живем в век начала освоения космоса, в век полетов космических кораблей вокруг Земли, на Луну и на другие планеты Солнечной системы. Нам часто приходится слышать и читать о том, что летчики-космонавты и все предметы на космическом корабле во время его свободного полета находятся в особом состоянии, называемом состоянием невесомости. Что же это за состояние и можно ли его наблюдать на Земле? Невесомость — сложное физическое явление. Чтобы в нем хорошо разобраться, необходимы глубокие знания физики. Однако некоторые представления о состоянии невесомости можно получить и в начале изучения физики.

Напомним, что под весом тела мы понимаем силу, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на подставку или растягивает подвес.

Представим себе такой случай: опора или подвес вместе с телом свободно падают. Ведь опора и подвес тоже тела, и на них также действует сила тяжести. Каков в этом случае будет вес тела, т. е. с какой силой тело будет действовать на опору или подвес?

Обратимся к опыту. Для опыта берут небольшое тело и подвешивают его к пружине (рис. 321, а), другой конец которой прикреплен к неподвижной опоре. Под действием силы тяжести тело начинает двигаться вниз, поэтому пружина растягивается до тех пор, пока возникшая в ней сила упругости не уравновесит силу тяжести. Затем пережигают нить, удерживающую пружину с телом, пружина вместе с телом падает. Наблюдая за пружиной, замечают, что растяжение ее исчезло (рис. 321, б). И пока пружина с телом падает, она остается нерастянутой. Следовательно, падающее тело не действует на падающую вместе с телом пружину. В этом случае вес тела равен нулю, но сила тяжести не равна нулю, она по-прежнему действует на тело и заставляет его падать.

Точно так же если тело и подставка, на которой лежит это тело, будут свободно падать, то тело перестанет давить на подставку. И в этом случае вес тела будет равен нулю.

Подобные явления наблюдаются и на спутнике, вращающемся вокруг Земли. Сам спутник и все находящиеся в нем тела, включая космонавта, обращаясь вокруг Земли, как бы непрерывно свободно падают на Землю. Вследствие этого тело, лежащее на подставке, не давит на эту подставку, подвешенное к пружине тело не растягивает пружину и т. д. Про такие тела говорят, что они находятся в состоянии невесомости.

Не закрепленные в корабле-спутнике тела свободно «парят». Жидкость, налитая в сосуд, не давит на дно и стенки сосуда, поэтому она не вытекает через отверстие в сосуде. Маятники часов покоятся в любом положении, в котором их поставили. Космонавту, чтобы удержать руку или ногу в вытянутом положении, не требуется никакого усилия. У него исчезает представление о том, где верх и где низ. Если сообщить какому-нибудь телу скорость относительно кабины спутника, то оно будет двигаться прямолинейно и равномерно, пока не столкнется с другими телами.

Советский космонавт Г. С. Титов рассказывал, что его больно ударила кинокамера, свободно двигавшаяся в кабине корабля-спутника в состоянии невесомости.