TwiddleLab / Физика / Гравитация и орбиты

Невесомость значит падение

Урок 5 из 10 · 7 мин · Бесплатно, без аккаунта

Что ты узнаешь

• На космической станции гравитация всё ещё около 88% от той, что у поверхности.
• Невесомость значит свободное падение: ты и всё вокруг падаете вместе, поэтому на тебя ничего не давит.
• Притяжение на высоте h: (R / (R + h))² от значения у поверхности, обратный квадрат от центра Земли.

Начать урок

Как идёт урок

1. Гравитация у МКС около 90% от той, что у поверхности. Почему тогда астронавты парят?

2. Построй башню до МКС и встань на весы наверху. Что они покажут?

3. Так что же другое на станции? Перережь трос этого лифта и смотри на весы.

4. Невесомость это свободное падение

   Весы показывают, насколько сильно ты на них давишь. Когда ты и весы свободно падаете вместе, ничего не давит, и они показывают 0: это невесомость.

   Гравитация никуда не делась. Станция и астронавты всё время вместе падают вокруг Земли.

   Притяжение на высоте h: (R / (R + h))² от значения у поверхности. Упрощённая модель: внутри станции нет сопротивления воздуха.

5. Самолёты невесомости дают невесомость и на Земле. Нарисуй высоту самолёта, пока пассажиры парят.

   Когда невесомость начинается на 5 с, он набирает высоту со скоростью 100 м/с. С этого момента он движется только под действием гравитации.

   При свободном падении высота y = 7500 + 100t - 4.9t² (t от начала невесомости). Это парабола с вершиной там, где кончается скорость вверх, примерно через 10 с.

6. Игра: полёт в невесомости. Веди самолёт так, чтобы пассажиры парили как можно дольше.

   Ручка задаёт ускорение самолёта вверх или вниз. Воздух неспокойный.

7. Математика: какая модель притяжения подходит к измеренным точкам?

   Притяжение идёт как 1 / r², где r это расстояние от центра Земли. На высоте h r = R + h, поэтому доля от значения у поверхности R² / (R + h)².

8. Нажми на каждую сцену, где человек в невесомости.

   Невесомость значит, что на тебя действует только гравитация. В машине, в разгоняющемся лифте или у парашютиста на предельной скорости обратно давит сиденье, пол или воздух.

9. Вернёмся к вопросу. Насколько сильна гравитация там, где летает станция?

   На высоте 420 км r = 6791 км. Притяжение (6371 / 6791)² от значения у поверхности, примерно 0,88.

Предыдущий урок: Орбитальная скорость и период · Следующий урок: Эллипсы и законы Кеплера · Часть курса: Гравитация и орбиты

Уроки интерактивные и работают на JavaScript. Включи его, чтобы играть.