物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重。也就是视重小于实际重力,当近地物体的加速度向下时,其实际视重小于实际重力就称其处于失重状态当物体以加速度g向下加速运动时(自由落体)叫它完全失重状态。

中文名

完全失重状态

外文名

Complete weightlessness

失重

对支持物的压力小于物体所受重力

领域

物理学

状态

外界物体对物体的支持力为零

特点

载物发生完全失重时刻的姿态不变且与载体同向等速运动

所属学科

物理

定义

失重并不是失去重量了,物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象。完全失重状态并不是物体失去了重量,而是外界物体对物体的支持力为零,并且不仅在太空中,在某些特殊状况下如:加速度向下的物体中也可以。

拿起一个装满水的杯子,将杯口朝下,水却不流出来;突然一松手,杯子并没有往下掉,而是稳稳的停在半空中……

影片《卧虎藏龙》中大侠们“腾云驾雾,飞檐走壁”的绝技在太空飞行中可是易如反掌,只要轻轻一点脚,人就会腾空而起,在空中自由的飞来飞去,本领之大,超过人们的想象。

以上种种的现象就是人们通常所说的失重,它的机理是什么呢?

原来,当一切物体在进行航天飞行时,它们的重量都不见了,这种现象称为“失重”。首先应该指出的是,“失重”是指物体失去重量,而不是失去重力。重量是物体对其周围相接触的物体或介质所表现出来的作用力;重力则是地球(或其他天体)对物体的万有引力。重量与重力(引力)有联系,又有区别。重量消失(等于零),不等于重力或引力消失(等于零)。可以说,失重就是零重量。

特征

完全失重物体有什么特征呢?

判断物体是否完全失重一个最重要的标志是,物体内部各部分、各质点之间没有相互作用力,即没有拉、压、剪切等任何应力。

平衡力是最常见的物体的一种运动状态。但是,力的平衡与失重完全是两回事。例如,人站在地上,坐在椅子上,躺在床上,乘坐飞机等速飞行等,都是处于力的平衡状态,但并不失重。因为在这些情况下,人体内部各部分之间都存在相互的作用力。

真正的失重模拟,应使人体各部分特别是体内器官、内脏之间互相作用力消失。在这种情况下,人的前庭器官中的耳石由于失重,不再与周围的神经细胞接触而向中枢神经传输信号,从而丧失定向功能。前庭器官与人体主管呼吸、消化、循环、排泄、发汗等功能的植物神经系统有密切关系。所以,一旦前庭器官不起作用,身体内脏之间正常的相互作用消失,就会引起航天飞行员产生头晕、恶心、呕吐等症状。

分析

完全失重的定量分析:

当a=g时,支持力为N,由牛顿第二定律知:

mg-N=ma=mg

所以N=0

由牛顿第三定律可知,物体对支持物的压力为0

完全失重是物体的视重为零。也就是说,在物体自由落体的时候,如果去称它的重量的话是0。即是,视重为0,其原因也是物体具有向下的加速度,而且其全部重力都作用于物体向下的加速度,卫星中的物体与卫星做同样的圆周运动使重力(万有引力)变为向心力,这时,物体和卫星中就好像没有重力一样(实际上重力还在),不需要支持物提供支持力就可以相对卫星静止(视重为0)。

议论

说“当物体以加速度g向下加速运动时(自由落体)叫它完全失重状态”是片面的,因为没有指明是载体还是载物以加速度g向下加速运动,又因为单独的物体是没有载体与载物之分的,所以,在自然科学中,片面的就是不正确乃至是错误的。正确的说法是:当载体以加速度a≥g时刻发生完全失重现象后,载物与载体作同向等加速度运动的时段内的情形,是完全失重状态。

课本定义说的“物体对支持物(悬挂物)完全没有作用力”,这种现象应该叫完全失重现象。

航天器飞行原理与近地竖直方向发生的完全失重现象不同,不可相提并论。