Tipikus. Kvíz kérdések

A mérleg pontosabb súlyt mutat, ha mozdulatlanul áll a mérlegen. Hajlításkor vagy guggoláskor a mérleg súlycsökkenést mutat. A hajlítás vagy guggolás végén a mérleg súlynövekedést mutat.

Vissza a tetejére

Miért egy szálra felfüggesztett test. addig leng, amíg a súlypontja közvetlenül a felfüggesztési pont alatt van?

Ha a súlypont nem a felfüggesztési pont alatt van, akkor a gravitáció nyomatékot hoz létre; ha a súlypont a felfüggesztési pont alatt van, akkor a gravitációs nyomaték nulla.

Mert a golyók azonosak, akkor az ütközés előtt mozgó labda megáll, és az ütközés előtt nyugalomban lévő labda felveszi a sebességét.

Vissza a tetejére

A meleg levegő felemelkedik. Miért melegebb a troposzféra alsó rétegeiben?

Ahogy a légköri levegő felemelkedik, kitágul és lehűl.

Miért kevésbé homályos a lábak árnyéka a talajon, mint a fej árnyéka?

Ez azzal magyarázható, hogy a kiterjesztett fényforrás különböző részei által alkotott árnyékok átfedik egymást, és ezen árnyékok határai nem esnek egybe. A forrás különböző részeiről származó árnyékok határai közötti távolság akkor lesz a legkisebb, ha az objektum és az árnyék képződésének felülete közötti távolság viszonylag kicsi.

A csapból folyó vízben az oldott levegő egy része hatalmas számú kis buborék formájában szabadul fel. E buborékok határain a fény számos visszaverődésen megy keresztül, ezért a víz tejfehér fényt kap.

Egy ilyen motor működni fog, de hatékonysága alacsony lesz, mivel az elvégzett munka nagy része gázsűrítésre megy.

A körmökben mágnesezésük következtében az azonos nevű pólusok a közelben helyezkednek el. Az azonos nevű póznák taszítanak A felfüggesztési pontokon a súrlódás megakadályozza a taszítást, alatta pedig a szögek szabadon lógó végei eltávolodnak, és taszító erőket fejtenek ki.

Miért vastagabb alul az ódon épületek üvege, amely máig megmaradt?

Az üveg amorf test. A benne lévő atomok, mint a folyadékban, nincsenek rendezve, és mozoghatnak. Ezért a függőleges üveg lassan folyik, és néhány évszázad múlva észreveheti, hogy az üveg alsó része vastagabb lesz.

Mire használják fel a hűtőszekrény által fogyasztott energiát?

A hűtőszekrény által fogyasztott elektromos áramot a helyiség fűtésére használják fel.

A felületi feszültség által tartott forró víz csepp súlya kisebb lesz. A víz felületi feszültség együtthatója a hőmérséklet emelkedésével csökken.

A jég segítségével napsütéses napon tüzet rakhatsz, ha jégből bikonvex lencsét készítesz. A bikonvex lencsének megvan az a tulajdonsága, hogy a ráeső napsugarakat egy pontba (fókuszban) gyűjti össze, ezáltal ezen a ponton magas hőmérsékletet hoz létre, és meggyújt egy gyúlékony anyagot.

Miért tűnik számunkra vörösnek a lenyugvó nap?

A fényhullám nagyobb távolságot tesz meg a légkörben a lenyugvó naptól, mint a zenitjén lévő naptól. A légkörön áthaladó fényt a levegő és a benne lévő részecskék szétszórják. A szóródás főleg a rövidhullámú sugárzásból következik be.

Az ember gyorsabban tud futni, mint az árnyéka, ha az árnyék olyan falon van kialakítva, amellyel párhuzamosan fut, és a fényforrás gyorsabban mozog, mint az ember az emberrel azonos irányba.

Melyik esetben nyúlik meg erősebben a kötél - ha az ember kézzel húzza a végeit különböző irányokba, vagy ha két kézzel húzza az egyik végén, a másikat a falhoz köti? Tegyük fel, hogy mindkét esetben mindkét kéz ugyanolyan erővel hat a kötélre.

A második esetben a kötél jobban megnyúlik. Ha feltételezzük, hogy minden kéz F-vel egyenlő nagyságú erővel hat a kötélre, akkor az első esetben a kötél F, a második esetben pedig 2F erőt fejt ki.

Telihold idején a Holdon nagy sötét foltok láthatók a korongjának tetején. Miért találhatók ezek a foltok a Hold térképének alján?

A Hold képe a térképeken megfelel a teleszkóppal kapott képének.

Hogyan változik meg egy hosszú zsinóron felfüggesztett vödör víz rezgési periódusa, ha az alján lévő lyukból fokozatosan kifolyik a víz?

Ehhez a rendszerhez jó közelítés egy matematikai inga modellje, amelynek rezgési periódusa a hosszától függ.

Ha a vödör kezdetben teljesen meg van töltve, akkor amikor a víz kifolyik, az oszcillációs periódus kezdetben megnő. Ez azzal magyarázható, hogy a „vödör-víz” rendszer súlypontja csökken, és ennek eredményeként az inga hossza megnő. Ekkor az időszak lecsökken a vödör-víz rendszer súlypontjának növekedése miatt. Amikor a vödörből az összes vizet kiöntik, az oszcillációs periódus megegyezik az eredetivel, mert az inga eredeti hossza visszaáll.

A tömeg fogalma sok kérdést vet fel: Függ-e a testek tömege a sebességüktől? A tömegadalék a testek rendszerré kombinálásakor (azaz m12 = m1 + m2)? Hogyan mérjük a testtömeget az űrben?

A különböző fizikatanárok eltérően válaszolnak ezekre a kérdésekre, ezért nem meglepő, hogy egy kutatóintézetbe kerülő fiatal szakember első parancsolata az, hogy „felejtse el mindazt, amit az iskolában tanult”. Ezen az oldalon bemutatom azoknak a szakembereknek a nézőpontját, akik tudományos munkájuk során kapcsolatba kerülnek ezekkel a kérdésekkel. De először nézzük meg közelebbről a tömeg fogalmának fizikai jelentését.

A tömeg matematikai-geometriai értelmezéséről, mint a négydimenziós tér/idő geodéziai vonalainak görbületéről már beszéltem, de Einstein 1905-ös munkájában fizikai értelmet adott a tömegnek azzal, hogy bevezette a fizikába a nyugalmi energia fogalmát.

Ma, amikor tömegről beszélnek, a fizikusok a képlet által meghatározott együtthatót értik:

m2=E2/c4-p2/c2 (1)

Minden képletben a következő jelöléseket használjuk (hacsak nincs másképp megadva):

Egy ilyen tömeg nem változik, amikor az egyik tehetetlenségi vonatkoztatási rendszerből egy másik inerciarendszerbe lép. Ez könnyen ellenőrizhető, ha E és p Lorentz-transzformációját használja, ahol v az egyik rendszer sebessége a másikhoz képest, és a v vektor az x tengely mentén irányul:

(2)

Így, ellentétben E-vel és p-vel, amelyek egy 4-dimenziós vektor összetevői, a tömeg Lorentzi invariáns.

Elgondolkodtató:

A Lorentz-transzformáció alátámasztja az Einstein-képletek egész világát. Ez egy Hendrik Anton Lorentz fizikus által javasolt elmélethez nyúlik vissza. A lényeg röviden a következőkben rejlik: a gyorsan mozgó test hosszirányú - mozgási irányú - méretei lecsökkennek. 1909-ben a híres osztrák fizikus, Paul Ehrenfest kételkedett ebben a következtetésben. Íme az ellenvetése: tegyük fel, hogy a mozgó tárgyak valóban laposak. Oké, végezzük el a kísérletet a lemezzel. Forgatni fogjuk, fokozatosan növelve a sebességet. A lemez mérete, ahogy Einstein úr mondja, csökkenni fog; ráadásul a lemez torz lesz. Amikor a forgási sebesség eléri a fénysebességet, a lemez egyszerűen eltűnik.

Einstein megdöbbent, mert Ehrenfestnek igaza volt. A relativitáselmélet megalkotója az egyik szakfolyóirat oldalain publikálta pár ellenérvét, majd segítette ellenfelének a hollandiai fizikaprofesszori posztot, amire régóta törekedett. Az Ehrenfest 1912-ben költözött oda. Az Ehrenfest általunk említett felfedezés viszont eltűnik a parciális relativitáselméletről szóló könyvek lapjairól: az úgynevezett Ehrenfest-paradoxon.

Ehrenfest spekulatív kísérletét csak 1973-ban ültették át a gyakorlatba. Thomas E. Phipps fizikus egy óriási sebességgel forgó korongot fényképezett. Ezeknek a fényképeknek (vakuval készültek) Einstein képleteinek bizonyítékául kellett szolgálniuk. Ezzel azonban hiba történt. A lemez méretei - az elmélettel ellentétben - nem változtak. A parciális relativitáselmélet által hirdetett „hosszirányú összenyomás” a végső fikciónak bizonyult. Phipps jelentést küldött munkájáról a Nature című népszerű folyóirat szerkesztőinek. A lány elutasította. A cikk végül egy bizonyos különleges magazin oldalain jelent meg, amelyet kis példányszámban adtak ki Olaszországban. Azonban soha senki nem nyomtatta ki újra. Nem volt szenzáció. A cikk észrevétlen maradt.

Nem kevésbé figyelemre méltó azoknak a kísérleteknek a sorsa, amelyekben a mozgás közbeni időtágulást próbálták rögzíteni.

Egyébként az (1) összefüggésből megkapjuk a híres Einstein-kifejezést a nyugalmi energiára E0=mc2 (ha p=0). . Ha pedig a fénysebességet vesszük a sebesség mértékegységének, i.e. ha c = 1, akkor a test tömege megegyezik a nyugalmi energiájával. És mivel az energia megmarad, a tömeg egy megőrzött mennyiség, amely nem függ a sebességtől. Itt a válasz a

első kérdés És ez az a maradék energia, amely a masszív testekben „alvó” részben kémiai és különösen nukleáris reakciók során szabadul fel.

Nézzük most az additivitás kérdését:

Egy másik inerciális referenciarendszerre való átlépéshez Lorentz-transzformációkat kell alkalmazni az eredeti keretben nyugvó testre. Ebben az esetben azonnal kapcsolat jön létre a test energiája és lendülete, valamint sebessége között:

(3)

Megjegyzés: A fényrészecskék, a fotonok tömegtelenek. Ezért a fenti egyenletekből az következik, hogy egy fotonra v = c.

Az energia és a lendület összeadódik. Két szabad test összenergiája egyenlő energiáik összegével (E = E1 + E2), hasonló impulzussal. De ha ezeket az összegeket behelyettesítjük az (1) képletbe, azt látjuk

A teljes tömeg a p1 és p2 impulzusok közötti szögtől függ.

Ebből következik, hogy egy két, E energiájú fotonból álló rendszer tömege 2E/c2, ha ellentétes irányba repülnek, és nulla, ha egy irányba repülnek. Ami nagyon szokatlan annak, aki először találkozik a relativitáselmélettel, de tény! A newtoni mechanika, ahol a tömeg additív, nem működik a fénysebességgel összemérhető sebességgel. A tömegadditivitás tulajdonsága csak abban a határban következik a képletekből, amikor v<

Tehát a relativitás és a fénysebesség állandóságának elvének megvalósításához Lorentz-transzformációk szükségesek, amelyekből az következik, hogy az impulzus és a sebesség kapcsolatát a (3) képlet adja meg, nem pedig a p = mv Newton-képlet.

Száz évvel ezelőtt a gondolkodás tehetetlenségén keresztül megpróbálták Newton képletét átültetni a relativisztikus fizikába, és így született meg a relativisztikus tömeg gondolata, amely az energia növekedésével és ennek következtében a sebesség növekedésével növekszik. Az m=E/c2 képlet mai nézőpont szerint műtermék, zavart kelt az elmében: egyrészt a foton tömeg nélküli, másrészt tömege van.

Miért van értelme az E0 jelölésnek? Mivel az energia a vonatkoztatási rendszertől függ, és a nulla index ebben az esetben azt jelzi, hogy ez az energia a nyugalmi keretben. Miért ésszerűtlen az m0 (nyugalmi tömeg) jelölés? Mert a tömeg nem függ a vonatkoztatási rendszertől.

Az ebből fakadó zűrzavarhoz az energia és a tömeg egyenértékűségére vonatkozó állítás is hozzájárul. Valójában valahányszor van tömeg, van ennek megfelelő energia is: nyugalmi energia E0=mc2. Ha azonban van energia, nincs mindig tömeg. A foton tömege nulla, energiája nullától eltérő. A részecskék energiája a kozmikus sugarakban vagy a modern gyorsítókban sok nagyságrenddel nagyobb tömegüknél (mértékegységekben, ahol c = 1).

A modern relativisztikus nyelv kialakításában kiemelkedő szerepet játszott R. Feynman, aki az 1950-es években megalkotta a relativisztikusan invariáns perturbációelméletet a kvantumtérelméletben általában, és különösen a kvantumelektrodinamikában. A 4 vektoros energia - impulzus megőrzése a híres Feynman-diagramok, vagy más néven Feynman-gráfok alapja. Feynman minden tudományos munkájában az (1) képlet által adott tömeg fogalmát használta. Azok a fizikusok, akik Landau és Lifshitz térelméletével vagy Feynman tudományos cikkeivel kezdték a relativitáselmélet megismerését, már nem jutottak eszébe, hogy a test tömegét c2-vel osztott energiának nevezzék. azonban a népszerű előadásban (beleértve a híres Feynman-előadásokat a fizikáról) ez a műalkotás megmaradt. És ez egy nagyon szomorú tény, amelynek részben magyarázatát szerintem abban kell keresni, hogy a legnagyobb fizikusok is a tudományos tevékenységtől az oktatási tevékenység felé haladva igyekeznek alkalmazkodni az olvasók széles körének tudatához. m=E/c2-n nevelkedett

Az ilyen „hibáktól” való megszabadulás érdekében egységes modern tudományos terminológiát kell átvenni a relativitáselmélet oktatási szakirodalmába. A modern és régen elavult szimbólumok és kifejezések párhuzamos használata a Mars-szondára emlékeztet, amely 1999-ben zuhant le, mert az egyik létrehozásában részt vevő cég hüvelyk, míg a többi a metrikus rendszert használta.

Ma a fizika közel került mind a valóban elemi részecskék, mint a leptonok és kvarkok, mind a részecskék, például a proton és a neutron, úgynevezett hadronok tömegének kérdéséhez. Ez a kérdés szorosan összefügg az úgynevezett Higgs-bozonok kutatásával, valamint a vákuum szerkezetével és fejlődésével. És itt a tömeg természetére vonatkozó szavak természetesen az (1) képletben meghatározott m invariáns tömegre vonatkoznak, és nem a relativisztikus tömegre, amely egyszerűen egy szabad részecske összenergiáját reprezentálja.

A relativitáselméletben a tömeg nem a tehetetlenség mértéke. (F-ma képlet). A tehetetlenség mértéke egy test vagy testrendszer összenergiája. A fizikusok semmilyen címkét nem ragasztanak a részecskékre, különösen azokat, amelyek Newton tömegelképzésének felelnek meg. Hiszen a fizikusok a tömegnélküli részecskéket is részecskéknek tekintik. Figyelembe véve az imént elmondottakat, nem meglepő, hogy a sugárzás energiát ad át egyik testről a másikra, így a tehetetlenséget.

És egy rövid összefoglaló:

A tömeg minden vonatkoztatási rendszerben azonos értékű, invariáns, függetlenül attól, hogy a részecske hogyan mozog

A kérdés "van-e az energiának nyugalmi tömege?" nincs értelme. Nem az energiának van tömege, hanem egy testnek (részecske) vagy részecskerendszernek. A tankönyvek szerzői, akik az E0=mc2-ből azt a következtetést vonják le, hogy „az energiának tömege van”, egyszerűen értelmetlen kifejezést írnak. A tömeg és az energia azonosítása csak a logika megsértésével lehetséges, mivel a tömeg egy relativisztikus skalár, az energia pedig egy 4-vektor összetevője. Ésszerű terminológiával élve ez csak így hangzik: „A nyugalmi energia és a tömeg egyenértékűsége”.

Hogyan mérjük a testtömeget az űrben?

Tehát tudjuk, hogy a tömeg alapvető fizikai mennyiség, amely meghatározza a test tehetetlenségi és gravitációs fizikai tulajdonságait. A relativitáselmélet szempontjából egy test m tömege jellemzi nyugalmi energiáját, amely Einstein összefüggése szerint: , hol a fénysebesség.

Newton gravitációs elméletében a tömeg az egyetemes gravitációs erő forrásaként szolgál, amely minden testet egymáshoz vonz. Azt az erőt, amellyel egy tömegtest vonz egy tömegtestet, Newton gravitációs törvénye határozza meg:

vagy pontosabban fogalmazva., ahol egy vektor

A tömeg tehetetlenségi tulajdonságait a nem relativisztikus (newtoni) mechanikában az összefüggés határozza meg. A fentiekből legalább három módszert kaphatunk a testtömeg nulla gravitációban történő meghatározására.

Megsemmisítheti (az összes tömeget energiává alakíthatja) a vizsgált testet, és megmérheti a felszabaduló energiát - Einstein relációjával a válasz megszerzéséhez. (Nagyon kis testekhez alkalmas - például így megtudhatja az elektron tömegét). De még egy rossz teoretikus sem javasolhat ilyen megoldást. Egy kilogramm tömeg megsemmisülése során 2·1017 joule hő szabadul fel kemény gamma-sugárzás formájában

Teszttest segítségével mérjük meg a vizsgált tárgyból rá ható vonzási erőt, és a távolság ismeretében Newton-reláció segítségével keressük meg a tömeget (a Cavendish-kísérlethez hasonlóan). Ez egy összetett kísérlet, amely kifinomult technikákat és érzékeny berendezéseket igényel, de ma már semmi sem lehetetlen egy kilogramm nagyságrendű vagy annál nagyobb (aktív) gravitációs tömeg ilyen mérésében, egészen tisztességes pontossággal. Ez csak egy komoly és finom élmény, amelyet fel kell készítenie a hajó vízre bocsátása előtt. Földi laboratóriumokban a Newton-törvényt kiváló pontossággal tesztelték viszonylag kis tömegekre, egy centimétertől körülbelül 10 méterig terjedő távolságban.

Hagyjon valamilyen ismert erővel egy testet (például erősítsen a testre dinamométert) és mérje meg a gyorsulását, és az arány segítségével keresse meg a test tömegét (Közepes méretű testekhez alkalmas).

Használhatja a lendület megmaradásának törvényét. Ehhez egy ismert tömegű testre van szükség, és meg kell mérni a testek sebességét a kölcsönhatás előtt és után.

A test mérésének legjobb módja a tehetetlenségi tömeg mérése/összehasonlítása. És pontosan ezt a módszert nagyon gyakran alkalmazzák a fizikai méréseknél (és nem csak a súlytalanságnál). Amint azt valószínűleg személyes tapasztalatból és egy fizikakurzusból emlékszik, egy rugóra erősített súly nagyon meghatározott frekvenciával rezeg: w = (k/m)1/2, ahol k a rugó merevsége, m a tömege a súlytól. Így egy rugón lévő súly lengési frekvenciájának mérésével a tömege a kívánt pontossággal meghatározható. Ráadásul teljesen mindegy, hogy van-e súlytalanság vagy sem. Nulla gravitáció esetén célszerű a mérendő tömeg tartóját két ellentétes irányban kifeszített rugó közé rögzíteni. (A szórakozás kedvéért meghatározhatja, hogy a skála érzékenysége hogyan függ a rugók előfeszítésétől).

A való életben ilyen skálákat használnak a páratartalom és bizonyos gázok koncentrációjának meghatározására. Rugóként piezoelektromos kristályt használnak, melynek természetes frekvenciáját a merevsége és tömege határozza meg. A kristályra olyan bevonatot visznek fel, amely szelektíven elnyeli a nedvességet (vagy bizonyos gáz- vagy folyadékmolekulákat). A bevonat által felfogott molekulák koncentrációja bizonyos egyensúlyban van a gázban lévő koncentrációjukkal. A bevonat által felfogott molekulák kismértékben megváltoztatják a kristály tömegét és ennek megfelelően saját rezgésének frekvenciáját, amit az elektronikus áramkör határoz meg (ne feledjük, mondtam, hogy a kristály piezoelektromos)... Az ilyen „mérlegek” nagyon érzékeny, és lehetővé teszi a vízgőz vagy más gázok nagyon kis koncentrációjának meghatározását a levegőben.

Igen, ha véletlenül nulla gravitációban vagy, akkor ne feledd, hogy a súly hiánya nem jelenti a tömeg hiányát, és ha eltalálod az űrhajód oldalát, a zúzódások és ütések valódiak lesznek.

Örökösök (1117. cikk). A végrendelet érvénytelenítésére irányuló kérelmekre általános hároméves elévülési idő vonatkozik (a Polgári Törvénykönyv 196. cikke). fejezet A végrendelet útján történő öröklés intézményének jogi szabályozásának problémái és fejlődési kilátások. 1. § A végrendelet útján történő öröklés intézményének jogi szabályozásának néhány újdonsága és problémája. Megnövekedett...

Szabályszerűségek, függetlenül a jelenségek természetére vonatkozó ismereteinktől. Minden hatásnak megvan a maga oka. Mint minden más a fizikában, a determinizmus fogalma is megváltozott a fizika és az összes természettudomány fejlődésével. A 19. században Newton elmélete végül kialakult és megalapozott. Kialakulásához P.S. Laplace (1749 - 1827) járult hozzá. Klasszikus égimechanikai művek szerzője és...

Ami most a Nemzetközi Űrállomáson dolgozik, azt olvastam:

...folytattuk a rakomány előre összeszerelését Szojuzunk számára, beleértve az 1,5 kg-os személyes kvótánkat, és becsomagoltuk a többi személyes tárgyunkat a Földre való visszatéréshez.

gondolkodott rajta. Rendben, az űrhajósok 1,5 kg dolgot vihetnek magukkal a pályáról. De hogyan fogják meghatározni tömegüket súlytalanság (mikrogravitáció) körülményei között?

1. lehetőség - könyvelés. Az űrhajón minden dolgot előre le kell mérni. Alaposan tudni kell, hogy mennyi a tollsapka, a zokni és a pendrive.

2. lehetőség - centrifugális. Letekerjük a tárgyat egy kalibrált rugóra; A rugó szögsebességéből, forgási sugarából és alakváltozásából számítjuk ki a tömegét.

3. lehetőség – második newtoni (F=ma). Egy rugóval megnyomjuk a testet és megmérjük a gyorsulását. A rugó tolóerejének ismeretében megkapjuk a tömeget.

Kiderült, hogy a negyedik.

A rugó rezgési periódusának a hozzá kapcsolódó test tömegétől való függését használják.
Testtömegmérő és kis tömegek nulla gravitációban „IM-01M” (tömegmérő):

Az "IM"-t a Salyut és a Mir állomásokon használták. A tömegmérő saját tömege 11 kg volt, a mérlegelés fél percet vett igénybe, ezalatt a készülék pontosan megmérte az emelvény teher melletti kilengésének időtartamát.

Valentin Lebegyev így írja le az eljárást „A kozmonauta naplójában” (1982):

Ez az első alkalom, hogy meg kell mérnem magam az űrben. Nyilvánvaló, hogy a közönséges mérlegek itt nem működhetnek, mivel nincs súly. A mi mérlegeink a földiekkel ellentétben szokatlanok, más elven működnek, és a rugókon oszcilláló platformként működnek.
Mérlegelés előtt leengedem a platformot a rugókat összenyomva a bilincsekhez, ráfekszem, szorosan a felülethez nyomva, és rögzítem magam, csoportosítom a testemet, hogy ne lógjon, a lábaimat és a karomat a profiltámasz köré fonom. a platformról. lenyomom az exponálót. Egy enyhe lökés és vibrációt érzek. Gyakoriságukat digitális kódban jelzi ki az indikátor. Leolvasom az értékét, kivonom az emelvény személy nélkül mért rezgésfrekvenciájának kódját, és a táblázat segítségével meghatározom a súlyomat.

Az eszköz modernizált változata már a Nemzetközi Űrállomáson található:

Videó:

Hogy igazságosak legyünk, az 1. opciót (minden előzetes lemérése) továbbra is az általános ellenőrzésre, a 3. opciót (Newton második törvénye) pedig a Space Linear Acceleration Mass Measurement Device mérőeszközben (

Az űrrepülések időtartamának növekedésével az orvosok felvetették az űrhajósok súlyának ellenőrzésének szükségességét.

Egy másik élőhelyre való áttérés minden bizonnyal a test szerkezeti átalakulásához vezet, beleértve a folyadékáramlás újraelosztását is.

Súlytalanságban a véráramlás megváltozik - az alsó végtagoktól jelentős része a mellkasba és a fejbe áramlik.

A szervezet kiszáradási folyamata stimulálódik, és a személy fogy.

Az emberben 60-65%-os vízveszteség azonban akár egyötödének is nagyon veszélyes a szervezetre.

Ezért az orvosoknak megbízható eszközre volt szükségük az űrhajósok testsúlyának folyamatos figyelemmel kísérésére repülés közben és a Földre való visszatérés előkészítése során.

A hagyományos „földi” mérlegek nem a test tömegét, hanem a súlyát határozzák meg - vagyis azt a gravitációs erőt, amellyel az eszközt nyomja.

Nulla gravitáció esetén ez az elv elfogadhatatlan - mind a porszem, mind a különböző tömegű rakományú tartály súlya azonos - nulla.

A nulla gravitáció melletti testtömeg-mérő megalkotásakor a mérnököknek más elvet kellett alkalmazniuk.

A tömegmérő működési elve

A nulla gravitációs testtömeg-mérő a harmonikus oszcillátor áramkör szerint épül fel.

Mint ismeretes, a rugót érő terhelés szabad rezgésének időtartama a rugó tömegétől függ. Így az oszcillátorrendszer egy speciális platform oszcillációs periódusát egy űrhajóssal vagy valamilyen tárgyra helyezve tömegesen újraszámolja.

Az a test, amelynek tömegét mérni kell, úgy van felszerelve egy rugóra, hogy az szabadon tudjon oszcillálni a rugó tengelye mentén.

Időszak T (\displaystyle T) ezek az ingadozások a testsúlyhoz kapcsolódnak M (\displaystyle M) hányados:

ahol K a rugó rugalmassági együtthatója.

Így, tudván K (\displaystyle K)és mérés T (\displaystyle T), megtalálható M (\displaystyle M).

A képletből jól látható, hogy a lengés periódusa nem függ sem az amplitúdótól, sem a gravitáció gyorsulásától.

Eszköz

A „szék”-szerű eszköz négy részből áll: egy emelvény az űrhajós számára (felső rész), egy alap, amely az állomás „padlójához” van rögzítve (alsó rész), egy állvány és egy mechanikus középső rész. , valamint egy elektronikus olvasóegység.

Készülék mérete: 79,8 x 72 x 31,8 cm. Anyaga: alumínium, gumi, szerves üveg. A készülék súlya körülbelül 11 kilogramm.

A készülék felső része, amelyen az űrhajós a mellkasával fekszik, három részből áll. A felső platformhoz egy téglalap alakú plexi lap van rögzítve. Az űrhajós álltámasza a platform végétől egy fémrúdon nyúlik ki.

A készülék alsó része egy patkó alakú alap, amelyre a készülék mechanikus része és a leolvasási mérőegység rögzítve van.

A mechanikus rész egy függőleges hengeres rugóstagból áll, amelyen kívül egy második henger mozog a csapágyakon. A mozgatható henger külső oldalán két ütközős lendkerék található, amelyek a mozgatható rendszert középső helyzetben rögzítik.

A mozgatható henger felső végéhez két cső alakú konzollal rögzítik az űrhajós testének formázott platformját, amely meghatározza a tömegét.

A mozgatható henger alsó felére két fogantyú van rögzítve, a végén kioldókkal, amelyek segítségével a mozgatható rendszer ütközőit a fogantyúkba süllyesztik.

A külső henger alján található az űrhajós lábtartója, amelyen két gumisapka található.

Egy fémrúd mozog a hengeres állvány belsejében, egyik végén a felső platformba ágyazva; A rúd másik végén egy lemez található, amelynek mindkét oldalán két-két rugó van rögzítve, amelyek súlytalanság esetén középső helyzetben rögzítik a készülék mozgó rendszerét. A rack alján egy magnetoelektromos érzékelő van rögzítve, amely rögzíti a mozgó rendszer oszcillációs periódusát.

A szenzor automatikusan, ezredmásodperc pontossággal veszi figyelembe az oszcillációs periódus időtartamát.

Amint fentebb látható, a „szék” rezgési frekvenciája a terhelés tömegétől függ. Így az űrhajósnak csak egy kicsit hintáznia kell egy ilyen hintán, és egy idő után az elektronika kiszámolja és kijelzi a mérési eredményt.

Egy űrhajós testsúlyának megméréséhez 30 másodperc is elegendő.

Később kiderült, hogy a „kozmikus mérlegek” sokkal pontosabbak, mint a mindennapi életben használt orvosi mérlegek.

Történet

Az űrhajósok testtömegének mérésére szolgáló eszközt legkésőbb 1976-ban készítettek a leningrádi Biofizpribor speciális tervezési és technológiai irodában (SKTB "Biofizpribor").

Napunk tömege 1,99 × 10 27 tonna - 330 ezerszer nehezebb, mint a Föld. De ez messze van a határtól. A legnehezebb felfedezett csillag, az R136a1, 256 Napot nyom. A hozzánk legközelebb eső csillag alig haladta meg csillagunk magasságának tizedét. Egy csillag tömege elképesztően változhat – de van-e ennek határa? És miért olyan fontos ez a csillagászok számára?

A tömeg a csillagok egyik legfontosabb és legszokatlanabb jellemzője. Ebből a csillagászok pontosan meg tudják határozni a csillag korát és jövőbeli sorsát. Ezenkívül a tömeg határozza meg a csillag gravitációs összenyomásának erősségét - ez a fő feltétele annak, hogy a csillag magja „gyulladjon” a termonukleáris reakcióban és a kezdetben. Ezért a tömeg a csillagok kategóriájának áthaladó kritériuma. A túl könnyű tárgyak, mint például a , nem fognak igazán ragyogni – a túl nehézek pedig az ilyen típusú extrém tárgyak kategóriájába tartoznak.

Ugyanakkor a tudósok alig tudják kiszámítani a csillag tömegét - az egyetlen csillag, amelynek tömege pontosan ismert, a miénk. Földünk segített elhozni ezt a világosságot. A bolygó tömegének és sebességének ismeretében kiszámolhatja magának a csillagnak a tömegét Kepler harmadik törvénye alapján, amelyet a híres fizikus, Isaac Newton módosított. Johannes Kepler felfedezte a kapcsolatot a bolygó és a csillag távolsága és a bolygó csillag körüli teljes körforgási sebessége között, Newton pedig kiegészítette képletét a csillag és a bolygó tömegével. Kepler harmadik törvényének módosított változatát gyakran használják a csillagászok – nemcsak a csillagok tömegének meghatározására, hanem más kozmikus objektumok tömegének meghatározására is, amelyek együttesen alkotják.

Egyelőre csak találgathatunk a távoli világítótestekről. A legfejlettebb (pontosság szempontjából) a csillagrendszerek tömegének meghatározására szolgáló módszer. A hibája „csak” 20–60%. Ez a pontatlanság kritikus a csillagászat szempontjából – ha a Nap 40%-kal könnyebb vagy nehezebb lenne, nem keletkezett volna élet a Földön.

Az egyes csillagok tömegének mérése esetén, amelyek közelében nincsenek látható objektumok, amelyek pályáját számításokhoz lehetne használni, a csillagászok kompromisszumot kötnek. Ma azt olvassuk, hogy egy csillag tömege azonos. A tudósokat a tömeg és a csillag fényessége közötti kapcsolat is segíti, mivel mindkét jellemző a magreakciók erősségétől és a csillag méretétől függ - ez a tömeg közvetlen mutatója.

Csillagtömeg értéke

A csillagok tömegének titka nem a minőségben, hanem a mennyiségben rejlik. Napunk, mint a legtöbb csillag, 98%-ban a természet két legkönnyebb eleméből – a hidrogénből és a héliumból – áll. De ugyanakkor a teljes tömeg 98%-át tartalmazza!

Hogyan állhatnak össze az ilyen könnyű anyagok hatalmas égő golyókká? Ehhez nagy kozmikus testektől mentes térre, sok anyagra és egy kezdeti lökésre van szükség - hogy az első kilogramm hélium és hidrogén vonzzák egymást. A molekulafelhőkben, ahol csillagok születnek, semmi sem akadályozza meg a hidrogén és a hélium felhalmozódását. Olyan sok van belőlük, hogy a gravitáció elkezdi erőteljesen összenyomni a hidrogénatomok atommagjait. Ez beindít egy termonukleáris reakciót, amely a hidrogént héliummá alakítja.

Logikus, hogy minél nagyobb egy csillag tömege, annál nagyobb a fényereje. Valóban, egy hatalmas csillagban sokkal több hidrogén „üzemanyag” van a termonukleáris reakcióhoz, és erősebb a folyamatot aktiváló gravitációs kompresszió. A bizonyíték a cikk elején említett legtömegesebb csillagban, az R136a1-ben van – mivel 256-szor nehezebb, 8,7 milliószor fényesebben világít, mint a mi csillagunk!

De a tömegességnek van egy árnyoldala is: a folyamatok intenzitása miatt a hidrogén gyorsabban „ég ki” a benti termonukleáris reakciókban. Ezért a hatalmas csillagok nem élnek túl sokáig kozmikus léptékben - több száz vagy akár több tízmillió évig.

• Érdekes tény: ha egy csillag tömege 30-szorosa a Nap tömegének, akkor legfeljebb 3 millió évig élhet - függetlenül attól, hogy tömege mennyivel nagyobb a Nap tömegének 30-szorosa. Ennek oka az Eddington-sugárzási határérték túllépése. A transzcendentális csillag energiája olyan erőssé válik, hogy patakokban szakítja ki a csillag anyagát – és minél nagyobb a csillag tömege, annál nagyobb a tömegveszteség.

Fentebb megvizsgáltuk a csillag tömegével kapcsolatos alapvető fizikai folyamatokat. Most próbáljuk meg kitalálni, mely csillagokat lehet „készíteni” a segítségükkel.