Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

1.4.5 Φαινομενική έλλειψη βάρους

Ένας άνθρωπος είναι πάνω σε ζυγό ελατηρίου, όμοιο με αυτόν, που συνήθως έχουμε στο μπάνιο του σπιτιού μας (Εικ. 1.4.11). Η ένδειξη του ζυγού είναι η δύναμη Α που ασκείται από το ζυγό στον άνθρωπο, που στην προκειμένη περίπτωση είναι ίση με τη βαρυτική έλξη της Γης, δηλαδή το βάρος του ανθρώπου. Ποια θα ήταν η ένδειξη του ζυγού, αν το σύστημα βρισκόταν μέσα σε έναν ανελκυστήρα που επιταχυνόταν προς τα κάτω; Ή ποια θα ήταν η ένδειξη, αν κόβονταν τα συρματόσχοινα και ο ανελκυστήρας έπεφτε ελεύθερα; (Εικ. 1.4.12).

Σε μία ομάδα μαθητών, κάποιοι υποστηρίζουν ότι η βαρυτική δύναμη που αναγκάζει διαφορετικά σώματα να πέφτουν ελεύθερα με την ίδια επιτάχυνση g, πρέπει να είναι ίδια για όλα τα σώματα. Ποια είναι η δική σας άποψη;

Στην πρώτη περίπτωση, η δύναμη από το ζυγό θα ήταν μικρότερη, δηλαδή ο άνθρωπος θα είχε την εντύπωση πως το βάρος του είναι μικρότερο από το πραγματικό. Πόσοι άραγε από εμάς δεν είχαμε μία τέτοια εμπειρία όταν βρεθήκαμε μέσα σε έναν ανελκυστήρα, που εκινείτο προς τους κάτω ορόφους ενός πολυόροφου κτιρίου επιταχυνόμενος; Επιβεβαίωση αυτής της δήλωσης μπορεί να προκύψει από το δεύτερο νόμο του Νεύτωνα. Πράγματι, αφού ο άνθρωπος επιταχύνεται προς τα κάτω με την επίδραση του βάρους του Β και της δύναμης Α από το ζυγό, πρέπει να ισχύει: Β - Α = mα ή Α = Β - mα, δηλαδή η ένδειξη Α του ζυγού είναι μικρότερη από το πραγματικό βάρος Β του ανθρώπου. Στη δεύτερη περίπτωση, ο άνθρωπος θα εκτελούσε ελεύθερη πτώση μαζί με τον ανελκυστήρα και έτσι τίποτα δε θα τον υποβάσταζε. Το ελατήριο του ζυγού κάτω από τα πόδια του ανθρώπου δε θα συμπιεζόταν, επειδή θα εκτελούσε και αυτός ελεύθερη πτώση. Έτσι ο ζυγός θα είχε μηδενική ένδειξη, δηλαδή ο άνθρωπος θα σχημάτιζε τη λανθασμένη εντύπωση πως μηδενίστηκε το βάρος του. Η κατάσταση αυτή περιγράφεται με τον όρο κατάσταση φαινομενικής έλλειψης βαρύτητας και τέτοια κατάσταση επικρατεί μέσα στους τεχνητούς δορυφόρους της Γης (Εικ. 1.4.13).

Στο διαστημόπλοιο που περιφέρεται γύρω από τη Γη, η βαρύτητα φαινομενικά είναι μηδέν. Σ’ αυτές τις συνθήκες, είναι δυνατό να γίνουν επιδείξεις ισορροπίας, όπως αυτή που φαίνεται στην εικόνα.

Εικόνα 1.4.13 Οι αστροναύτες εκπαιδεύονται σε συνθήκες μικρής βαρύτητας, προκειμένου να προσαρμοστούν σ’ αυτές.

Ο αστροναύτης πέφτει με την επιτάχυνση της βαρύτητας όπως και ο οδηγός της μοτοσυκλέτας. Με άλλα λόγια και οι δύο αισθάνονται “αβαρείς”.

Ο αστροναύτης μέσα στο δορυφόρο αλλά και ο δορυφόρος, πέφτουν με την ίδια επιτάχυνση που είναι η επιτάχυνση της βαρύτητας, στο ύψος περιφοράς (Εικ. 1.4.13). Έτσι ο αστροναύτης δε δέχεται καμία δύναμη από το δάπεδο,δηλαδή δεν τον υποβαστάζει τίποτα, με αποτέλεσμα να αισθάνεται χωρίς βάρος. Όποια αντικείμενα αφήσει από τα χέρια του, μένουν δίπλα του, αντίθετα με το ότι θα συνέβαινε, αν βρισκόταν στο έδαφος. Όλα τα όργανα του σώματός του λειτουργούν, ως να μην υπάρχουν βαρυτικές δυνάμεις, και αυτό δίνει την αίσθηση της έλλειψης βάρους. Πάντως, πρέπει να αντιληφθούμε ότι ο αστροναύτης δεν είναι πραγματικά αβαρής, αφού σε μια αληθινά χωρίς βάρος περίπτωση, θα εκτελούσε ευθύγραμμη και όχι κυκλική κίνηση. Οι συνθήκες φαινομενικής έλλειψης βάρους, δημιουργούν προβλήματα υγείας στους αστροναύτες, όταν παραμείνουν στις συνθήκες αυτές για παρατεταμένα χρονικά διαστήματα. Τα πόδια τους γίνονται νωθρά, αφού δεν έχουν να στηρίξουν το βάρος τους και έτσι οι μύες ατροφούν και τα οστά αδυνατίζουν. Τα προβλήματα αυτά, αλλά και άλλα, που είναι δυνατόν να εμφανιστούν, σήμερα αντιμετωπίζονται ικανοποιητικά.