Nieważkość

Z Wikipedii

Nieważkość – stan, w którym na ciało działa tylko siła grawitacji. Poza siłą grawitacji na ciało nie może działać wtedy żadna inna siła. Powoduje to, że będący w stanie nieważkości odnosi wrażenie, iż ciało traci swój ciężar, choć jego masa nie ulega żadnym zmianom.

Dlaczego na co dzień nie odczuwamy nieważkości?

• stojąc na powierzchni Ziemi - podlegamy działaniu siły grawitacji skierowanej w dół, oraz równoważącej ją siły reakcji podłoża skierowanej w górę; siły te się równoważą, w związku z tym pozostajemy bez ruchu
• lecąc samolotem - działająca na nas siła grawitacji jest równoważona przez siłę nośną działającą w górę; siła nośna poprzez siłę reakcji podłogi samolotu przenosi się na nasze ciało.

Nieważkości nie odczuwa także astronauta, kiedy jego rakieta przyspiesza (zmienia kierunek itp.). Wtedy oprócz siły grawitacji działa na niego także siła napędowa rakiety. Oczywiście w tym wypadku siły niekoniecznie muszą się równoważyć, tylko stworzą jakąś wypadkową, która będzie pchała astronautę na jedną ze ścian rakiety.

Nieważkość można obserwować w czasie przebywania w sztucznym satelicie orbitującym powyżej gęstych warstw atmosfery po wyłączeniu napędu rakietowego, niezależnie od kierunku wektora prędkości i odległości od Ziemi. Nieważkość odczuwa się także w jakimkolwiek układzie zamkniętym podczas swobodnego spadania - np. w windzie, która się urwała, lub w samolotach podczas tzw. lotów suborbitalnych.

Lot taki polega na tym, że samolot manewrując sterami i ciągiem silnika, najpierw wznosząc się i następnie opadając w kierunku Ziemi, leci po torze i z prędkością dokładnie tak dobranymi jakie miałoby w czasie lotu ciało swobodnie rzucone przy braku atmosfery.

Fizycznie taka sytuacja praktycznie nie różni się od pobytu na stacji orbitalnej, ale ze względu na to, że prędkość samolotu jest znacznie mniejsza od pierwszej prędkości kosmicznej, elipsa toru lotu przecina powierzchnię Ziemi i dlatego lot taki nazywa się suborbitalny.

Pobyt na stacji kosmicznej jest bardzo kosztowny. Nawet na kilkuminutowe poczucie nieważkości w locie suborbitalnym mało kto może sobie pozwolić. Ale jest sposób niemal dla każdego - niezależnie od wieku. Nieważkość można odczuć na huśtawce takiej, która odchyla się ponad 90^o od położenia spoczynkowego. Stan nieważkości wtedy trwa albo ułamek sekundy albo nieco ponad sekundę w zależności od długości wahadła, które tworzy. Ale za to można go odczuwać wiele razy, dwukrotnie za każdym wahnięciem.

[edytuj] Korekta błędnych sądów związanych z nieważkością

Wbrew rozpowszechnionym opiniom nieważkość nie jest stanem, w którym na ciało nie oddziałują siły grawitacji. Dowodem tego może być fakt, że na stacji kosmicznej mamy do czynienia ze stanem nieważkości chociaż siły grawitacyjnego przyciągania przez Ziemię są tam tylko około 10% mniejsze niż przy jej powierzchni. Stacja lecąca po orbicie okrągłej nie spada na Ziemię jeżeli jej prędkość względem Ziemi przekracza pierwszą prędkość kosmiczną. Stacja taka krąży po orbicie okołoziemskiej dzięki temu, że grawitacja pełni w stosunku do niej funkcję siły dośrodkowej, nadającej stacji przyspieszenie dośrodkowe powodujące zakrzywienie jej toru lotu. W układzie nieinercjalnym związanym ze stacją obserwator odnosi wrażenie jakby tam nie działaly żadne siły, a wszystkie lecące w niej obiekty były nieważkie.

Nieważkość nie jest także stanem, gdy wszystkie działające na ciało siły grawitacji się równoważą. Taka sytuacja jest we Wszechświecie niezwykle rzadka. Np. w układzie dwóch obiektów występuje tylko w jednym punkcie, którego kwadrat odległości od każdego z nich jest proporcjonalny do masy i który leży na linii prostej pomiędzy obiektami.

Osiągnięcie stanu nieważkości nie wymaga znalezienia się w znacznej odległości od Ziemi ani też osiągnięcia jakiejś wyróżnionej orbity, na przykład orbity geostacjonarnej.