Гострий

Розглянемо реактивне рух ракети

nosovkaziv — Thu, 03 Sep 2009 08:02:12 GMT

Після непружного зіткнення тіла рухаються із загальною швидкістю v і імпульс системи р2 = (Ml + M2) &8729; v. Запишемо закон збереження імпульсу і знайдемо швидкість v: Напрям швидкості v визначається її знаком.

Звернемо увагу на одну важливу обставину: закон збереження імпульсу можна тільки застосовувати до вільних тіл. Якщо рух одного з тіл обмежена зовнішніми зв'язками, то загальний імпульс зберігатися не буде.

На використання закону збереження імпульсу засновано реактивне рух. Так називають рух тіла, що виникає при відділенні від тіла з якоюсь швидкістю деякої його частини. Розглянемо реактивне рух ракети. Нехай ракета і її маса разом з паливом М спочиває. Початковий імпульс ракети з паливом дорівнює нулю. При згорянні порції палива маси т утворюються гази, які викидаються через сопло зі швидкістю і. За законом збереження імпульсу загальний імпульс ракети і палива зберігається: р2 = p1 &8594; т &8729; і + (М - m) &8729; v = 0, де v - швидкість, отримана ракетою. З цього рівняння знаходимо: v = т &8729; і / (М т). Ми бачимо, що ракета набуває швидкість, спрямовану в бік протилежний напряму викиду газу. По мірі згорання палива швидкість ракети безперервно зростає.

Прикладом реактивного руху є і віддача при пострілі з гвинтівки. Нехай гвинтівка, маса якої m1 = 4,5 кг, стріляє кулею масою т2 = 11 г, що вилітає зі швидкістю v1 = 800 м / с. Із закону збереження імпульсу можна вирахувати швидкість віддачі: зіткнення часто зустрічаються в спорті: удари тенісною ракеткою, бейсбольною битою, ключкою по м'ячу і шайбі, зіткнення більярдних куль, зіткнення футболістів і хокеїстів і т. д.

Ударом називається зіткнення між двома тілами, якщо воно відбувається за дуже короткий час і сили взаємодії при цьому настільки великі, що можна знехтувати всіма іншими силами.

Звичайний час зіткнення багато менше в порівнянні з часом спостереження.

У фізиці прийнята наступна класифікація ударів.

Це такий удар, при якому не відбувається незворотних перетворень кінетичної енергії у внутрішню енергію тел.

При абсолютно пружному ударі вільних тел зберігається кінетична енергія системи та її імпульс. Форми всіх тіл після завершення удару відновлюються.

Пружне зіткнення в макроскопічному світі - це недосяжний ідеальний випадок, тому що частина кінетичної енергії тел завжди переходить в інші види енергії (теплову, звукову і т. п.).

Це удар, при якому після зіткнення тіла «злипаються».

При абсолютно непружного зіткненні вільних тел імпульс системи зберігається, а її кінетична енергія зменшується (втрачена кінетична енергія переходить у внутрішню енергію - тіла нагріваються). Деформації тіл в процесі такого удару постійно зростають і форми тіл після завершення удару не відновлюються.

Абсолютно пружний і абсолютно непружних удари - це ідеальні граничні випадки. При зіткненні реальних тел мають місце елементи, властиві як пружним, так і непружних ударам.

Характерні якості абсолютно пружного і абсолютно непружного ударів наочно виявляються в системі відліку, пов'язаної з центром мас зіштовхуються тел.

На екрані це виглядає досить ефектно

nosovkaziv — Tue, 01 Sep 2009 08:02:09 GMT

Він абсолютно точно дотримується і в макросвіті і в мікросвіті.

Звичайно, замкнута система - це абстракція, тому що практично в усіх випадках зовнішні сили є. Однак для деяких типів взаємодій з дуже малою тривалістю наявністю зовнішніх сил можна знехтувати, тому що при малому інтервалі дії імпульс сили можна вважати рівним нулю: У бойовиках часто присутні сцени, в яких після попадання кулі людини відкидає по ходу пострілу. На екрані це виглядає досить ефектно. Перевіримо, чи можливо це? Нехай маса людей М = 70 кг і він у момент попадання кулі знаходиться в стані спокою. Масу кулі приймемо рівною т = 9 г, а її швидкість v = 750 м / с. Якщо вважати, що після попадання кулі людина приходить в рух (насправді цьому може завадити сила тертя між підошвами та підлогою), то для системи людина-куля можна записати закон збереження імпульсу: р1 = р2. Перед попаданням кулі людина не рухається і відповідно до (9.9) імпульс системи р1 = m &8729; v 0. Будемо вважати, що куля застряє в тілі. Тоді кінцевий імпульс системи р2 = (М + т) &8729; і, де і - швидкість, яку отримав чоловік при попаданні кулі. Підставивши ці вирази в закон збереження імпульсу, отримаємо: Отриманий результат показує, що ні про яке отлетаніі людини на кілька метрів не може бути й мови (до речі, тіло, кинуте вгору зі швидкістю 0,1 м / с, підніметься на висоту всього 0, 5 мм!).

Два хокеїста масою М1 і М2 рухаються назустріч один одному зі швидкостями, відповідно, v1, v2 Визначити загальну швидкість їх руху, вважаючи зіткнення абсолютно непружних (при абсолютно непружного ударі тіла «зчіплюються» і рухаються далі як одне ціле).

Застосуємо закон збереження імпульсу до системи, що складається з двох хокеїстів. Імпульс системи перед зіткненням p1 = M1 &8729; v1 - M2v2. У цій формулі стоїть знак «-» тому, що швидкості v1 і v2 спрямовані назустріч один одному. Напрям швидкості v1 вважається позитивним, а напрямок швидкості v2 - негативним.

Таку систему називають замкнутої

nosovkaziv — Tue, 01 Sep 2009 08:02:05 GMT

При розгляді таких стрибків була отримана формула для розрахунку цієї роботи: Підставимо всі ці оцінки в співвідношення (9.12): Звідси отримаємо формулу для розрахунку граничної висоти стрибка: Якщо покласти максимальну швидкість рівною 9,5 м / с (ми не вибираємо максимальну швидкість рівної 10 , 5 м / с, тому що стрибун ще несе жердина), то отримаємо: У підрозділі (5.8) було введено поняття імпульсу довільного тіла і отримано рівняння (5.19), що описує зміна імпульсу під дією зовнішніх сил. Так як зміна імпульсу зумовлена лише зовнішніми силами, то рівняння (5.19) зручно застосовувати для опису взаємодій декількох тел. При цьому взаємодіючі тіла розглядають як одне складне тіло (систему тіл). Можна показати, що імпульс складного тіла (системи тіл) векторної дорівнює сумі імпульсів його частин: Для системи тел рівняння виду (5.13) записується без будь-яких змін: Зміна імпульсу системи тел одно імпульсу діючих на неї зовнішніх сил.

Розглянемо деякі приклади, що ілюструють дію цього закону.

Досягнута при поштовху швидкість залежить від сили поштовху і від часу, протягом якого ця сила діє.

Швидкість, яку придбає спис даної маси, залежить від сили, прикладеної рукою спортсмена і від часу, протягом якого вона прикладена.

Більш детально подібний процес розібраний ні прикладі спортсмена, який штовхає ядро, Із рівності (9.14) випливає одна важлива для практичного застосування наслідок, який називається законом збереження імпульсу. Розглянемо систему тіл, на яку не діють зовнішні сили. Таку систему називають замкнутою.

Система тіл, які взаємодіють лише між собою і не взаємодіють з іншими тілами, називається замкнутою.

Для такої системи зовнішніх сил немає (F = 0 і dp = 0). Тому має місце закон збереження імпульсу.

Векторна сума імпульсів тіл, що входять в замкнуту систему, залишається незмінною (зберігається).

Іншими словами, для будь-яких двох моментів часу імпульси замкнутої системи однакові: Закон збереження імпульсу - це фундаментальний закон природи, не знає жодних винятків.

При стрибку у висоту з розбігу стрибун повинен підняти своє тіло

nosovkaziv — Thu, 27 Aug 2009 08:02:04 GMT

Відомо, що сила м'язів пропорційна другого ступеня характерних розмірів тіла (L), а маса - третього ступеня: F L2; т L3. У той же час глибина присідання пропорційна першого ступеня розмірів тіла: d L. Тоді з формули (9.11) випливає, що для тварин одного виду загальну відстань, на яку підніметься центр мас, не залежить від їх розмірів: І дійсно, маленький щурячий кенгуру (розміром з зайця) може стрибати на ту ж висоту, що і гігантський кенгуру (приблизно 2,5 м).

Відзначимо також, що більшість стрибають тварин (людина - виняток) можуть стрибати значно вище того відстані, на яку вони опускаються, присідаючи. Інакше кажучи, для них h багато більше d.

Кращий стрибок у висоту, який може виконати чоловік, підніме його центр мас приблизно на 0,6 м (h = 0,6 м). При стрибку м'язи ніг працюють на відстані приблизно 0,3 м (d = 0,3 м).

Таким чином, сила м'язів ніг, що виробляє стрибок, втричі перевищує діючу на спортсмена силу тяжіння.

При стрибку у висоту з розбігу стрибун повинен підняти своє тіло, щоб подолати горизонтальну перекладину. Світовий рекорд для стрибків цього типу дорівнює 2,4 м. Якщо вважати, що центр мас людини (при вертикальному положенні) розташований на висоті близько 1 м, то для досягнення висоти перекладини, стрибун повинен підняти свій центр мас на відстань приблизно 1,4 м .

Ми з'ясували, що при стрибку з місця стрибун може підняти свій центр мас приблизно на 0,6 м., що залишилися, 0,9 м, необхідні для подолання перекладини, повинні бути отримані за рахунок розбігу. Таким чином, кінетична енергія горизонтального бігу повинна перейти в енергію стрибка. Стрибун у висоту не підбігає до перекладині на швидкості спринтера, тому що в цьому випадку він не встигне виконати фазу вертикального відштовхування.

Приймемо швидкість розбігу v = 6 м / с.

Таким чином, стрибун у дійсності потрібно перевести в енергію стрибка менше половини енергії розбігу. Якщо б це перетворення можна було виконати з більшою ефективністю, стрибун зміг би подолати значно більшу висоту.

Використовуючи тільки ноги, стрибун не може перетворити досить велику частину енергії розбігу в енергію вертикального поштовху. Використовуючи жердину, він може виконати таке перетворення з більшою ефективністю. У цьому виді спорту стрибун розбігається з максимально можливою швидкістю, тримаючи в руках довгий гнучкий шест. Він встромляє кінець жердини біля основи перекладини, і його поступальний рух у цьому випадку майже подвоює висоту стрибка При цьому кінетична енергія бігу перетвориться в пружну потенційну енергію жердини. Коли шест розгинається, за рахунок цієї енергії він здійснює роботу, піднімаючи стрибуна над планкою. Оцінимо максимальну висоту, яку може взяти стрибун з жердиною. Співвідношення (9.8) для цього випадку приймає наступний вигляд: Початкова енергія складається з кінетичної енергії розбігу і потенційної енергії центру мас біжить людини: Енергія людини в момент переходу через планку на висоті Н фактично є потенційною енергією: E2 = mgH.

Робота, здійснена при відштовхуванні - це робота аналогічна роботі м'язів при стрибку вгору з місця.

При цьому кінетична енергія переходить в потенційну

nosovkaziv — Wed, 26 Aug 2009 08:02:02 GMT

Далі велосипедист починає вкочували на інший пагорб. При цьому кінетична енергія переходить у потенційну.

Якщо висота другого пагорба менше висоти першого, то при підйомі на його вершину велосипедист витратить не всю кінетичну енергію. Тому він мине вершину і скотиться з протилежного схилу другу пагорба.

Якщо висота другого пагорба більше висоти першого, то велосипедист витратить всю кінетичну енергію, не досягши вершини, і зупиниться. Це відбудеться на висоті, що дорівнює первісної. Для того, щоб перевалити через вершину, велосипедист повинен збільшити механічну енергію за рахунок роботи ніг.

У реальному випадку велосипедист відчуває дію сили тертя, яка здійснює негативну роботу. Тому, якщо велосипедист не працює ногами, повна механічна енергія зберігатися не буде: Звідси випливає, що, чим менше сила тертя, тим менша робота вимагається від м'язів, тим менше стомлення і вище результати. Фірми, що займаються виробництвом спортивної техніки та спортивного одягу, ведуть постійні дослідження, спрямовані на зменшення сили тертя.

Якщо людина або тварина сяде, а потім використовує м'язи ніг для вертикального стрибка, то центр мас підніметься на певну висоту. При цьому виконується співвідношення (9.8) між роботою неконсерватівних сил і зміною механічної енергії.

Нехай (1) - положення стрибуна, який присів перед стрибком У цьому положенні у нього є тільки потенційна енергія Јj = mgHr де Я, - висота, на якій знаходиться центр мас який присів людини. У результаті поштовху людина набуває кінетичну енергію і починає підніматися вгору.

Нехай спочатку центр мас знаходився на висоті H0, а при присіданні він опускається на відстань d. Тоді d - це відстань, на якій м'язи ніг проводять роботу, а H1 = H0 - d.

Ця сума називається повною механічною енергією тіла

nosovkaziv — Tue, 25 Aug 2009 08:01:59 GMT

Тоді можна записати: Таким чином, у даному випадку сума кінетичної і потенційної енергій тіла залишилася незмінною. Ця сума називається повною механічною енергією тіла.

Повної механічною енергією тіла називається сума його потенційної і кінетичної енергій: Ми отримали закон збереження механічної енергії.

Якщо в системі діють лише консервативні сили, то повна механічна енергія що входять в систему тіл не змінюється: Е = const.

Іншими словами, для будь-яких двох моментів часу повні механічні енергії однакові: Закон збереження енергії в механіці має обмежений характер. Він не стверджує, що механічна енергія завжди зберігається, а лише вказує умову, за якої таке збереження має місце: роботу повинні здійснювати тільки консервативні сили. У цьому випадку при русі тіла відбувається перехід кінетичної енергії в потенційну або навпаки.

Якщо при русі на тіло діють не консервативні сили, які здійснюють роботу, то повна механічна енергія не зберігається. У цьому випадку її зміна одно цю роботу: Тіло падає на землю з висоти ho без початкової швидкості, а силою опору повітря можна знехтувати На тіло діє тільки сила тяжіння, яка є консервативною. Отже, повна механічна енергія зберігається.

Запишемо закон збереження енергії для двох положень: початкового (1) і кінцевим (2) - тіло підлетів до землі: У вихідному положенні швидкість руху дорівнює нулю і тіло має тільки потенційною енергією: El = mghQ. При падінні каменя потенційна енергія зменшується, але збільшується його кінетична енергія. У кінцевій точці траєкторії висота дорівнює нулю, швидкість руху максимальна (ук) і тіло має тільки кінетичної енергією.

Тоді на велосипедиста діють дві сили: консервативна сила тяжіння (mg) і сила нормального тиску з боку дороги (N). Остання сила перпендикулярна напрямку руху і роботи не робить. Тому повна механічна енергія велосипедиста зберігається: Ек + ЕN. = Const.

Під час спуску з пагорба потенційна енергія переходить у кінетичну, яка досягає максимуму біля підніжжя пагорба.

Сила тертя не консервативна

nosovkaziv — Mon, 24 Aug 2009 08:01:56 GMT

На ділянках 2-3 і 4-1 сила тяжіння перпендикулярна напрямку руху, і її робота дорівнює нулю: A2-3 = A4-1 = 0. На ділянці 3-4 сила тяжіння допомагає руху, і її робота позитивна: A3-4 = mgh. Повна робота на всьому шляху виходить рівною нулю: А1-2 + A2-3 + A3-4 + A4-1 =-mgh + mgh 0 = 0.

Не всі сили є потенційними. Наприклад, сила тертя ковзання завжди направлена проти руху тіла і її робота на всьому шляху - негативна. Сила тертя не консервативна.

Роботу консервативної сили зручно розраховувати через зменшення спеціальної величини - потенційної енергії. Отримаємо відповідну формулу.

Нехай тіло переходить з положення 1 в положення 2 Виберемо деяку точку простору (О) в якості точки відліку і розглянемо траєкторію руху, що проходить через цю точку: 1-О-2.

За властивості 1 робота на цій траєкторії така ж, як для прямого переходу 1-2: A1-0 + А0-2 = А1-2.

За властивості 2: А0-2 =-A2-0. Тому виконується рівність: Потенційній енергією тіла (En) називається скалярна величина, що дорівнює роботі, яку здійснюють консервативною силою, при переході тіла з даного положення на обраний рівень відліку (О).

Згідно з цим визначенням A1-0 = En1 і А2-0 = Еп2. Тому формулу (9.1) можна записати в наступному вигляді: Таким чином, доведено, що робота консервативної сили дорівнює убутку потенційної енергії.

Відповідно до визначення, потенційна енергія тіла дорівнює роботі, досконалої силою тяжіння при переході тіла з висоти h на рівень відліку (h = 0): Формула (9.3) визначає потенційну енергію, пов'язану з гравітаційним взаємодією.

Існує ще один вид потенційної енергії, пов'язаний з пружним взаємодією молекул при невеликих деформаціях майже всіх тел. Для наочності розглянемо стислу пружину а), яку ми повертаємо у вихідне (недеформірованное) стан б), притримуючи рукою. При цьому на руку діє сила пружності, що здійснює роботу. Виберемо в якості рівня відліку положення, в якому пружина не деформована (б). Тоді, згідно з визначенням, досконала силою пружності робота дорівнює потенційної енергії деформованої пружини. Обчислимо її величину.

Потенційна енергія пружини: Відповідно до закону Гука сила пружності, що діє на руку, пропорційна величині деформації (х) і спрямована в бік зменшення деформації Fy =-kx. Нехай пружина, розпрямляючись, перемістила руку на невеликий відрізок dx.

Повна робота обчислюється за допомогою визначеного інтеграла: Потенційна енергія деформованої пружини визначається такою ж формулою: З наведених прикладів видно, що енергію можна накопичити у формі потенційної енергії (підняти тіло, стиснути пружину) для подальшого використання. Крім того, слід зауважити, що, якщо для кінетичної енергії тіла (частки) існує єдиний універсальний вираз, то для потенційної енергії такого виразу немає; аналітичний вигляд формул для обчислення потенційної енергії залежить від розглянутих сил. Потенційна енергія завжди пов'язана з тією чи іншою силою, що діє з боку одного тіла на інше. Наприклад, Земля силою тяжіння діє на падаючий предмет, стиснута пружина - на кульку, натягнута тятива - на стрілу. Потенційна енергія це не те, що притаманне самому тілу: вона завжди пов'язана із взаємодією тел.

Потенційна енергія - це енергія, якою володіє тіло завдяки своїм положенням по відношенню до інших тіл, або завдяки взаємному розташуванню частин одного тіла.

Розглянемо випадок, коли в процесі руху тіла роботу роблять тільки консервативні сили.

При перевантаженнях порушується координація довільних рухів

nosovkaziv — Fri, 21 Aug 2009 08:01:39 GMT

Прискорення в напрямку «груди-спина» переносяться людиною набагато легше і кровопостачання мозку якщо і порушується, то в помітно менших межах.

При перевантаженнях порушується координація довільних рухів. При цьому межі порушень залежать від стану й тренованості особи, що опинився в цих умовах, і пропорційні логарифму прискорення сили тяжіння. Здатність людини відновлювати координацію рухів при систематичному виконань навички в умовах перевантажень може служити відправним положенням для розробки загальних основ спеціальної фізичної підготовки космонавтів, але це не є предметом розгляду в даному підручнику.

Залежність механічних властивостей кісткових губчасті структур від мінеральної щільності МП: &963;

Як було показано вище, фізичні навантаження на організм людини, природні на Землі, у космосі відсутні. Тому під час космічних польотів виникає остеодистрофія, пов'язана зі станом невагомості. Знижується резистентність (опірність) кістково-опорного апарату людини дії ударних навантажень. Основним наслідком зміни біомеханічних властивостей кісткової тканини, в першу чергу спонгіозним, є зниження її мінеральної щільності або насиченості. наведена залежність механічних властивостей кісткових структур від їх мінеральної щільності.

Зі зменшенням мінеральної щільності лінійно знижуються межа міцності та модуль пружності. В умовах невагомості проявляється в основному негативний баланс кальцію і зниження мінеральної щільності кісткової тканини деяких елементів скелета. Втрати мінеральних компонентів з усіх кісток скелета складають у середньому 0,4%. Однак по висоті скелета мінеральна щільність змінювалася не однаково. Починаючи з рівня поперекових хребців і нижче, мінеральна щільність кісткової тканини знижувалася. Час відновлення мінеральної щільності поперекових хребців після польоту може в 2-3 рази перевищувати тривалість польоту.

Різкі рухи суттєво змінюють положення тіла

nosovkaziv — Thu, 20 Aug 2009 08:01:33 GMT

За допомогою біомеханіки розробляються також засоби, що полегшують руху людини в незвичайних умовах.

При виконанні стандартних вправ або дій у людини виробляються певні стереотипи рухів, що забезпечують несвідоме досягнення необхідного результату. Так, при штовханні ядра, спортсмен інстинктивно впирається ногою, щоб не впасти при «віддачі»; бігун виконує рухи руками, що перешкоджають обертанню корпусу, і т. д. При цьому людина обов'язково взаємодіє з опорою, до якої його притискає сила тяжіння. У невагомості сила тяжіння відсутній і зникає звичне взаємодія з опорою. Тому стандартне виконання вправ або дій призводить появи істотних побічних ефектів. Так, закони збереження імпульсу і моменту імпульсу в умовах невагомості призводять до того, що людина, який кинув предмет, починає рухатися в протилежному напрямку і обертатися. При виконанні в невагомості вправи «кут» рух ніг гімнаста викличе відповідно до закону збереження моменту імпульсу зустрічне обертання корпусу. При загвинчуванні гайки в умовах невагомості виникне обертання людини в протилежному напрямку. Різкі рухи суттєво змінюють положення тіла.

Тривале перебування в умовах невагомості призводить до недозавантаження м'язів і опорно-рухового апарату людини. У зв'язку з чим космонавти повинні виконувати спеціальні фізичні вправи, носити особливі костюми, що утруднюють руху і т. п. Проте, як показує накопичений досвід, всього цього недостатньо. Кардинальне вирішення проблеми може бути досягнуто тільки створенням штучної сили тяжіння. Розглянемо один із способів.

У системі відліку, пов'язаної зі станцією, діють: сила тяжіння, сила інерції, обумовлена обертанням станції навколо Землі і сила інерції, обумовлена обертанням станції навколо осі. Перші дві сили компенсують один одного (цим і обумовлена невагомість).

Виникнення штучної сили тяжіння під обертається космічної станції тяжкості F =-т &903; а. Прискорення під що обертається системі це - доцентровий прискорення де &969; - кутова швидкість обертання станції навколо осі, ar - видалення від осі.

В даному випадку величина доцентровий прискорення дає місцевого значення прискорення вільного падіння.

Виконаємо деякі розрахунки. Нехай житлові приміщення розташовані на відстані r = 50 м від осі обертання і потрібно створити штучну силу тяжіння, що дорівнює половині земної: Така кутова швидкість відповідає частоті обертання 3 об / хв.

Величини перевантажень можуть коливатися в межах допустимої переносимості, але вони в усіх випадках не повинні порушувати кровопостачання мозку.

Як показали численні дослідження, прискорення в напрямку «голова-ноги» викликають відтік крові від голови і призводять до помітних порушень діяльності мозку.

Це використовується при підготовці космонавтів

nosovkaziv — Wed, 19 Aug 2009 08:01:30 GMT

Тому можна сказати, що перевантаження відчуває тіло, що знаходиться в системі відліку, в якій сила тяжіння перевищує земну. Величину перевантаження прийнято характеризувати відношенням сили тяжіння, що діє в даній системі відліку, до сили тяжіння на Землі. Наприклад, якщо космічний корабель стартує з прискоренням а = 4g, то згідно з формулою (8.3) вага тіла в кораблі дорівнює 5mg, а вага тіла на землі дорівнює mg. Відношення цих величин дорівнює п'яти. Тому в кораблі людина відчуває п'ятикратну перевантаження.

Перевантаження відчуває і льотчик, що виводить літак з пікірування, Якщо радіус кривизни в нижній частині траєкторії - R і літак рухається зі швидкістю v, то виникає доцентровий ускореніенаправленное вгору. Отже, у нижній точці траєкторії льотчик тисне на сидіння з силою: Пропорції і розміри людського тіла, сила м'язів і міцність кісток пристосовані до існування в умовах земної сили тяжіння. Тому якщо людина виявляється в системі, де сила тяжіння значно перевищує земну, він зазнає труднощів у виконанні самих звичайних рухів.

Нехай радіус штанги г, і кабіна обертається з кутовою швидкістю &969;. У цьому випадку кабіна має доцентровий прискорення ац = &969; 2 &903; r і на тіло всередині неї діє сила інерції Fі = m &969; 2 r. Згідно з принципом Д'Аламбера, сила тяжіння в кабіні дорівнює векторної сумі сили інерції і сили тяжіння на Землі: Її величина знаходиться за теорему Піфагора: Величина перевантаження визначається відношенням сили тяжіння в кабіні до земної силі тяжіння: Таким способом при великій кутової швидкості обертання можна створити практично будь-яку перевантаження.

У табл. 8.1 представлені значення перевантажень, що виникають у деяких умов.

У табл. 8.2 представлені значення короткочасних перевантажень, які переносяться людиною.

Для того, щоб людина могла переносити значні перевантаження, застосовуються спеціальні пристрої: катапультні і амортизаційні крісла, прив'язні системи, захисні шоломи і ін

Невагомість виникає всередині будь-якого апарату, який рухається під дією однієї єдиної сили - сили тяжіння. У цьому випадку сила інерції дорівнює за величиною і протилежна за напрямом силі тяжіння і сила тяжіння усередині апарату дорівнює нулю (формула 8.2). Тому предмети, що спочивають щодо станції, не роблять впливу на опору і їх вага дорівнює нулю.

Невагомістю називається такий стан тіла, при якому його вага дорівнює нулю.

Невагомість виникає, наприклад, всередині космічного корабля, який рухається в безповітряному просторі з виключеними двигунами.

Практика показала, що робота людини в умовах невагомості вимагає спеціальних навичок, а тривале перебування в невагомості негативно позначається на фізичному стані людини і тварин. Все це необхідно враховувати при підготовці пілотованих космічних польотів.

Для роботи в умовах невагомості і зниженою сили тяжіння (наприклад, на Місяці) космонавт повинен розуміти суть цих явищі і, звичайно, вміти правильно рухатися. Знання про рухової активності людини в невагомості і при зниженій силі тяжкості накопичуються в ході спеціальних медико-біологічних експериментів, що широко використовують біомеханічні методи. Такі експерименти, наприклад, показали, що при зниженому тяжінні темп і енерговитрати локомоторним рухів людини знижуються; локомоції і стан людини характеризуються збільшеним згинанням у великих суглобах; стає доступний спосіб пересування стрибками.

Короткочасний стан невагомості в земних умовах можна створити в літаку, що рухається по параболічної траєкторії. Це використовується при підготовці космонавтів. Крім того, Для імітації зниженого тяжіння розроблені спеціальні стенди.