Владимир Петров - Гравиполи

Формула веса имеет вид (2.7)

Вес тела

3. Тело движется по окружности в вертикальной плоскости

Вес тела

Где

P — вес тела;

m — масса тела;

g — ускорение свободного падения;

V — скорость движения тела;

r — радиус окружности.

3.1. Тело находится в нижнем положении

Формула веса имеет вид (2.8)

Рис. 2.1. Тело в нижнем положении

3.2. Тело находится в верхнем положении

Формула веса имеет вид (2.9)

Вес тела

Рис. 2.2. Тело в верхнем положении

4. Тело находится в различных средах

Формула веса имеет вид (2.10)

Вес тела

Где

P — вес тела;

F a — сила Архимеда;

m — масса тела;

g — ускорение свободного падения.

Где

Сила Архимеда

F a — сила Архимеда;

ρ — удельная плотность среды (жидкости или газа);

V — объем тела.

Сила Архимеда проявляется, когда тело непосредственно находится в среде.

5. На тело воздействует сила, увеличивающая или уменьшающая вес

В соответствии с формулой (2.1) силой тяготения можно управлять, изменяя массы тел или расстояние между ними.

Пример 3.1. Космический корабль

При значительном отдалении космического корабля от планеты на ракету почти не действует сила тяготения.

Силой тяжести, описанной формулами (2.2), (2.3), (2.4), можно управлять, изменяя массу тела и ускорение свободного падания.

Ускорение свободного падения « g» зависит от:

— высоты расположения тела над Землей;

— широты места;

— пород земной коры.

Пример 3.2. Навигационные приборы

В навигационных приборах вводят поправки от выше указанных параметров.

Управление весом можно осуществлять, изменяя массу тела и ускорение свободного падания, а, также создавая дополнительную силу, которая в зависимости от направления будет увеличивать или уменьшать вес.

По второму закону Ньютона сила описывается формулой (3.1).

Второй закон Ньютона

Дополнительная сила может быть любой природы.

Далее в этом разделе опишем возможные способы «управления» весом.

3.3.1. Движение с ускорением

3.3.1.1. Ускорение направлено вверх

Ускорение направлено в сторону противоположную весу, т. е. создается перегрузка ( «увеличение» веса) в соответствии с формулой (3.2).

Вес тела

Это возможно в двух случаях:

— вектор скорости движения совпадает по направлению с вектором ускорения

— вектор скорости движение противоположен вектору ускорения

3.3.1.1.1. Скорость движения совпадает по направлению с ускорением

Диаграмма сил показана на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Диаграмма сил

Пример 3.3. Перегрузки

Старт космической ракеты или резкий набор высоты в самолете. При этом космонавт или летчик испытывают большие перегрузки (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Перегрузки

3.3.1.1.2. Скорость движения противоположна по направлению ускорению

Диаграмма сил показана на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Диаграмма сил

Пример 3.4. Спуск космического корабля на Землю

Происходит резкое торможение, и создаются перегрузки.

Пример 3.5. Движение по окружности

Движение по окружности: летчик «в пике», движение по вогнутой поверхности, допустим мосту, тренировка космонавтов в центрифуге. Создаются перегрузки.

3.3.1.2. Ускорение направлено вниз

Этот случай «уменьшения» весавплоть до невесомости. Он описывается формулой (3.3).

Вес тела

Здесь, как и в предыдущем случае возможны два варианта:

— вектор скорости движения совпадает по направлению с вектором ускорения

— вектор скорости движение противоположен вектору ускорения

3.3.1.2.1. Скорость движения совпадает по направлению с ускорением

Диаграмма сил показана на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Диаграмма сил

Пример 3.6. Невесомость

Свободное падение: затяжной прыжок с парашютом (рис. 3.5а), движение лифта вниз (рис. 3.5б) и т. п. Наверное, каждый испытывал хоть ненадолго ощущение невесомости при падении, прыжках или резком опускании вниз, в воздушных ямах и т. п. Для имитации ощущения невесомости в земных условиях космонавты тренируются в специально оборудованных самолетах, движущихся вниз с большой скоростью по параболе (рис. 3.5в).