نگاه اجمالی
هر پیشرفت بزرگ علمی به نحوی زندگی هر یک از ما را دگرگون میسازد. کشف
الکتریسته و
امواج الکترومغناطیسی ، اختراع
ماشینهای پرنده و پیشرفت
ترانزیستورها را در نظر بگیرید. به
موشکها و
فضاپیماهای عصر خودمان توجه کنید. میتوان اطمینان داشت که تا چند دهه دیگر مردم با همان سهولت و اطمینانی که با
هواپیمای جت سفر میکنند، از موشک برای رفت و آمد بین قارهها استفاده خواهند نمود.
نقل و انتقال بین زمین و ماه بصورت مسئلهای منظم و عادی در میآید.
مردم در
ایستگاههای فضایی زندگی و کار خواهند نمود و متخصصین مشاغل جدید نظیر
جوشکاری فضایی و سوار کردن قطعات در فضا و غیره مورد نیاز خواهد بود. ولی برای اولین بار در تاریخ پیشرفت علم و تکنولوژی بشر را به محیط کاملا جدیدی از فضای خارج هدایت می کند، به محیطی که قوانین متعارف فیزیکی در آن به گونهای متفاوت عمل می نمایند. این پیشرفت مانند آن است که بشر زندگی در اقیانوس را فرا گیرد.
|
|
بی وزنی در فضا
برای دیدن فیلم اینجا را کلیک کنید.
|
قوانین فیزیک در زمین
بدیهی است که قوانین اساسی فیزیک و بویژه مکانیک در شرایط زمینی ، اقیانوس و فضای خارج یکسان هستند و فقط عمل آنها در هر یک از این محیطها متفاوت میباشد. این قوانین در شرایط زمینی دارای دو ویژگی اصلی میباشند، عدم وجود تغییرات قابل روءیت در سرعت حرکت یعنی عدم وجود تغییرات در شتاب نقاطی که سطح سیاره را بوجود میآورند و دیگر این واقعیت که
سیارهها تمام اجسام را جذب میکنند و باعث میشوند که آنها بر سطحش فشار وارد آورند. عدم وجود شتابهای قابل توجه بوسیله ویژگیهای حرکت زمین در فضا مشخص میگردد.
ما سیاره خود را در دو حرکت اصلی آن یعنی چرخش روزانه به دور محورش و گردش سالانه به دور خورشید همراهی میکنیم و در نتیجه با آنکه با سرعت 30 کیلومتر در ثانیه همراه زمین و با سرعت حیرت آور 230 کیلومتر در ثانیه همراه
منظومه شمسی به دور مرکز کهکشان میچرخیم، این سرعت را احساس نمیکنیم، زیرا ساختمان بدن ما نسبت به سرعت حرکت مستقیم الخط حساس نیست. حقیقت امر این است که مطابق یکی از قوانین اساسی مکانیک
حرکت یکنواخت در یک خط مستقیم را نمیتوان با هیچ وسیله فیزیکی کشف و اندازه گیری نمود.
نیروی گرانشی
در شرایط زمینی فشار داده شده بر یک سطح در نتیجه عمل نیروی جاذبه یا گرانشی پدید میآید. ولی مردم غالبا فکر میکنند که این فشار دقیقا همان نیرویی است که بوسیله آن ، جسمی به زمین جذب میگردد. اگر چنین موردی واقعا صحت داشت، ما شاهد بی وزنی فضاپیمائی که به ماه حرکت میکند، نبودیم. زیرا
سفینه در هر نقطه روی مدار تحت تأثیر
گرانش زمین قرار دارد. بطور کلی به زحمت میتوان نقطهای را در فضا پیدا نمود که برآیند نیروهای گرانشی در آن صفر باشد. باید متذکر شد که
فشار بوسیله نیروهای دیگر جز نیروی گرانشی نیز پدید میآید و یکی از آن شتاب میباشد. نیروی گرانشی برای جسمی که به حال سکون بر روی سطح زمین قرار دارد، واقعا با وزن جسم برابر میباشد. ولی این فقط یک حالت خاص میباشد.
اثر گرانش
بدن انسان بر سطح فشار معینی وارد میکند. ولی مطابق
قانون سوم نیوتن سطح زمین کاملا همان مقدار فشار را متقابلا از پایین به بدن انسان وارد میسازد. این نیروی مقاومت ، عکس العمل نامیده میشود. نیروهای گرانشی بر سطح و نیروی عکسالعمل برخود جسم اثر میگذارد. بدین ترتیب ، گرانش بر جسم اعمال میگردد نه بر سطح. مفهوم مطلب آن است که این نیرو کاملا با فشاری که بر سطح وارد میگردد، تفاوت دارد.
مفهوم فیزیکی اضافه وزن
مفهوم اضافه وزن از نظر فیزیکی این است که تمام یک جسم بطور همزمان
شتاب پیدا نمیکند. نیرویی که بر یک جسم اعمال میگردد به عنوان مثال
نیروی گرانشی موتور موشک در بخش نسبتا کوچکی از سطح آن اثر میگذارد. تمام نقاط دیگر این جسم ، شتاب را بصورت تغییر یافته و با تأخیر دریافت میکنند. مانند آن است که جسم در ضمن فشرده شدن به تکیه گاهش پهن شود.
اثرات اضافه وزن بر انسان
تحقیقات تجربی وسیعی که بوسیله «
کنستانتین شیولکوفسکی» در آغاز این قرن شروع شد و در دوران ما نیز ادامه یافت، نشان میدهد که اثر فیزیولوژیکی اضافه وزن نه تنها به مدت دوام آن ، بلکه جسم مورد نظر نیز بستگی دارد. مقدار زیادی از خون به بخش پایینتر انتقال مییابد و مقدار خون مغز نیز دچار اختلال میشود. اندامهای داخلی نیز در اثر ازدیاد وزن ، پایینتر میآیند و موجب کشش رگ و پی میگردند. موقعیت بدن برای کم کردن اثرات خطرناک اضافه وزن باید به ترتیبی باشد که اضافه وزن از پشت به طرف سینه باشد. این وضعیت باعث میشود که موجود زنده اضافه وزن را تا سه برابر وزنش تحمل نماید. در واقع به همین علت است که دراز کشیدن در چنین حالتی بهتر از ایستادن میباشد.
علل بی وزنی
در حالی که موجودات روی
کره زمین حالت اضافه وزن را به ندرت تجربه مینمایند، عملا چیزی درباره حالت بی وزنی نمیدانند. این وضعیت حیرت انگیز هنگامی پدید میآید که
موتورهای موشک خاموش باشند و فشار وارد بر سطح و نیروی عکسالعمل از بین بروند. در این صورت استنباط معمول ما از بالا و پایین بیمعنا می گردد. اجسامی که استحکامی ندارند، در هوا آزادانه شناور می گردند. در مورد بی وزنی تصورات غلط زیادی وجود دارد. برخی عقیده دارند این حالت هنگامی به وجود می آید که
فضاپیما از «کره جاذب زمین» که فراتر از آن هوا وجود ندارد، دور شود. عدهای دیگر تصور می کنند که بی وزنی
حرکت آزاد موشک در فضا ، موشک و تمام چیزهای موجود در آن در اثر نیروهای گرانشی با شتاب یکسانی حرکت می کنند ، مانند آن است که سطح در جلو جسم حرکت می کند و جسم فرصت کافی برای وارد ساختن فشار بر آن را نداشته باشد ولی هر دو حرکت سفینه در مدار چه با موتورهای در حال کار و چه حرکتی که تحت تأثیر گرانش انجام میگیرد، شتابوار هستند و تحت تاثیر نیروهایی که بر آنها اعمال می گردد، میباشند.
بی وزنی کامل
اگر موشک در یک میدان گرانشی حرکت کند یعنی از موتورهایش استفاده ننماید. این میدان عملا در اطراف موشک یکنواخت است و مفهومش آن است که نیروهای میدان یکسان در تمام نیروهای گرانشی به آن دسته از نیروهایی که
نیروی جرم نامیده میشوند تعلق دارند. یعنی نیروهایی که بطور همزمان بر تمام نقاط جسم یا سیستم مورد نظر وارد میشوند. با توجه به این واقعیت تمام نقاط موشک شتاب یکسانی را بطور همزمان دریافت میدارند و تمام برهمکنش آنها با یکدیگر متوقف میگردد. فشار وارد بر سطح و عکس العمل آن تواما قطع میشود و حالت بی وزنی کامل حاصل میگردد.
مباحث مرتبط با عنوان
