对宇航员失重问题的理解

航天员对失重问题的理解刘明成(河北师范大学河北石家庄050091 )刘文芳(吉林师范大学吉林四平136000 )中图分类编号： O 313.1文献识别码： a航天员失重问题是高校师生关注的问题。 本文参考文献1，还谈了失重问题。人造地球卫星(或宇宙空间站、天空一号等宇宙飞船)绕地球的运动是椭圆轨道。 卫星的质量比地球的质量相对较小，卫星的线度比卫星轨道近地点到地球的距离相对较小，卫星没有自旋，我们总是把卫星作为质点处理，可以写牛顿的第二定律F f=ma (1)其中，m是卫星的总质量，f是卫星受到的万有引力，f是非保守的力，即万有引力以外的力(例如空气阻力、动力等) a是卫星的地坐标系(常规系)中的加速度矢量(1)式的两边点乘以dr，得到卫星(质点)动能的定理Fdr fdr=d(mv2) (2)合力作为卫星(质点)的功能等于卫星(质点)动能的增加。 引入势能定义：保守力的工作等于卫星势能增加的反对数，fdr=dEp (3)。(2)公式化为卫星(质点)的机械能定理Fdr=d(Ek Ep) (4)非保守力的作用等于卫星(质点)机械能的增加.公式给出了卫星(质点)机械能守恒的条件.当卫星不受非保守力作用时(F=0)，我们得到卫星(质点)机械能守恒定律d(Ek Ep)=0 (5)(5)式是质点微分形式的机械能守恒定律，将其积分可得到积分形式的机械能守恒定律Ep(t) Ek(t)=Ep(0) Ek(0)=E (6)关于只作用于重力的卫星，(6)式具体而言mv2-=噗噗(7)其中，m为地球质量，a为卫星椭圆轨道半长轴事实上，我们讨论航天员的失重问题时，不需要提出(2)-(7)，只需式(1)就足够了，本文主要是为了让读者理解卫星运动中机械能保存的条件，卫星机械能保存的条件： F=0，卫星不受任何非保守力的作用，即卫星只能在重力的作用下运动为了讨论宇航员的失重问题，我们重写了公式(1)f=ma (8)在此，m是宇航员(王亚平)的质量，f是宇航员受到的地球的万有引力，a是宇航员在地坐标系中的加速度矢量f=- (9)a=f/m=- (10 )天空1号在地坐标系中有加速度a，所以天空1号有惯性力场，其惯性力场强度为-a-a=(11 )宇航员王亚平在空1号受到万有引力的作用和惯性力f 的作用f=ma=(12 )f=0，即f-ma=0也就是说宇航员受到的合力为0，宇航员失重宇航员的失重，不仅是近(远)地点的瞬间，卫星进入轨道后的任何时间，王亚平都处于失重状态，空1号和中的所有人都失重了。 在空一号用弹簧秤测量人和物的重量，弹簧秤不能使用了。王亚平的失重不是她失去了地球的引力，而是她与天空1号一起绕地底运动产生的惯性力抵消了地球的引力，这才是失重的本质惯性力在牛顿力学中被认为是虚拟力、虚拟力，但在广义的相对论中，爱因斯坦将惯性力与万有引力同样处理，这是他提出的等价原理。 这个原理简单地说就是“引力和惯性力不能局部区别，或者等价”香港凤溪小学生说“未来来到宇宙，想体验失重状态下的感觉”完全正确，将这句话改为“未来来到宇宙，想体验微重力状态下的感觉”是错误的北京电视台播音员称“摩根告诉了孩子们宇宙飞机在远离地球引力的瞬间给她的感情”，应该改为“摩根告诉了孩子们宇宙飞机进入轨道的瞬间给她的感情”。 因为一进入轨道就失重了另外，由于无法用引力遮蔽，因此只能部分去除。 在地球上建造微重力实验室的只有塔型，塔相当于自由着陆的电梯。 实验为了保证人员和仪器的安全，必须设置安全回收设备，保养力是不可避免的。 塔落下的实际加速度a应小于g。 惯性力不足必须完全抵消万有引力。 有微重力，即地面系统无法建设无重力实验室，无重力实验室只能在宇宙中建设。参考文献：1蒋华、周智