定義
失重並不是失去重量了,物體對支持物的壓力小於物體所受重力的現象. 完全失重狀態並不是物體失去了重量,而是外界物體對物體的支持力為零,並且不僅在太空中,在某些特殊狀況下如:加速度向下的物體中也可以。
拿起一個裝滿水的杯子,將杯口朝下,水卻不流出來;突然一鬆手,杯子並沒有往下掉,而是穩穩的停在半空中……
影片《臥虎藏龍》中大俠們“騰雲駕霧,飛檐走壁”的絕技在太空飛行中可是易如反掌,你只要輕輕一點腳,人就會騰空而起,在空中自由的飛來飛去,本領之大,超過人們的想像。
以上種種的現象就是人們通常所說的失重,它的機理是什麼呢?
原來,當一切物體在進行航天飛行時,它們的重量都不見了,這種現象稱為“失重”。首先應該指出的是,“失重”是指物體失去重量,而不是失去重力。重量是物體對其周圍相接觸的物體或介質所表現出來的作用力;重力則是地球(或其他天體)對物體的萬有引力。重量與重力(引力)有聯繫,又有區別。重量消失(等於零),不等於重力或引力消失(等於零)。我們可以說,失重就是零重量。
特徵
判斷物體是否完全失重一個最重要的標誌是,物體內部各部分、各質點之間沒有相互作用力,即沒有拉、壓、剪下等任何應力。
平衡力是我們最常見的物體的一種運動狀態。但是,力的平衡與失重完全是兩回事。例如,人站在地上,坐在椅子上,躺在床上,乘坐飛機等速飛行等,都是處於力的平衡狀態,但並不失重。因為在這些情況下,人體內部各部分之間都存在相互的作用力。
真正的失重模擬,應使人體各部分特別是體內器官、內臟之間互相作用力消失。在這種情況下,人的前庭器官中的耳石由於失重,不再與周圍的神經細胞接觸而向中樞神經傳輸信號,從而喪失定向功能。前庭器官與人體主管呼吸、消化、循環、排泄、發汗等功能的植物神經系統有密切關係。所以,一旦前庭器官不起作用,身體內臟之間正常的相互作用消失,就會引起航天飛行員產生頭暈、噁心、嘔吐等症狀。
分析
完全失重的定量分析:
當a=g時,支持力為N,由牛頓第二定律知:
mg-N=ma=mg
所以N=0
完全失重是物體的視重為零。也就是說,在物體自由落體的時候,如果你去稱它的重量的話是0。即是,視重為0,其原因也是物體具有向下的加速度,而且其全部重力都作用於物體向下的加速度,衛星中的物體與衛星做同樣的圓周運動使重力(萬有引力)變為向心力,這時,物體和衛星中就好像沒有重力一樣(實際上重力還在),不需要支持物提供支持力就可以相對衛星靜止(視重為0)。