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失重

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國際太空站上的太空人失重

物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小於物體所受重力的情況稱為失重現象。

產生原因

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違反直覺的是,一個不變的引力場自身是不會產生壓力或拉力的。一個在這樣環境中的自由落體的物體所受的重力加速度為0,並且處於失重狀態。這也可被稱為受0個G。

當一個引力場是不斷變化的時候,自由落體的物體就會受變化的力的作用,會感受到壓力。當在黑洞附近的時候,這樣的力的作用十分明顯。但到了地球,這些力的作用就比較小了,特別是對人體、航天飛船這些相對尺寸較少的物體來說,完全失重的感覺是依然存在的。這種情況被叫做微重力,這在繞軌飛行的航天器上十分常見。

人感受到重力是由於萬有引力給人一個向下的重力加速度。假如一個人站在電梯裡,電梯以9m/s2加速度向下運動,當地的重力加速度是10m/s2。那麼,人與電梯的相對加速度就是1m/s2。這樣,人對電梯之間的壓力相當於人站在地面上的1/10,人會有一種身體變輕的感覺,就是所謂的「失重」了。

當電梯以重力加速度g向下加速時,人對電梯壓力等於零,人會在電梯裡漂浮起來。人對支持物的壓力等於零,便是所謂的「完全失重」。太空人在空間站裡便是「完全失重」的狀態。

應當注意的是,人處於失重狀態時,人的重力沒有變化(同一地點),始終存在,只是人對支持物體的壓力變化了而已,其實是人的一種錯覺。

失重下的現象

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完全失重下會產生一些有趣的現象,所有物體都會飄浮在空中,液體呈完全球形,氣泡在液體中不上浮。太空人在空氣中「游泳」實現移動。

失重的影響

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失重對人體有不好的影響。由於在地球上的人類經過演化,已經適應了重力條件下的生活,所以失重條件下會產生骨質疏鬆等病症。食物要做成牙膏狀,吸入口中,以免食物殘渣到處漂浮,殘渣吸入鼻中或落在儀器上都會產生不良影響。

失重也可能使胎生動物包括人類無法正確地受孕。以人類為例,交配時血液可能無法順暢地使陰莖勃起,而交配後精液也可能無法正確地流入子宮來觸發受孕。

另外鳥類需要靠重力完成吞嚥動作。

失重的利用

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利用失重可以製造出一些特殊的工業材料。例如呈絕對球形的滾珠等等。

參見條目

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參考書目

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  • 人民教育出版社物理室. 全日制普通高级中学教材·物理 (第一冊(必修)). 北京: 人民教育出版社. 2003年6月: 61–63. ISBN 7107164848. 

外部連結

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