الوزن الظاهري لرائد فضاء في محطة فضائية تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارع الجاذبية الأرضية
متى ينعدم الوزن الظاهري؟
يمكن الشعور بانعدام الوزن عندما يكون التسارع مساويا للجاذبية، وهذا يعطي أيضا حالة يقرب فيها حقل الجاذبية من الصفر. مقدار القوة التي تؤثر بها الأرض على الجسم هي وزنه الفعلي، في حين أن قياس الوزن فإن الميزان يقرأ الوزن الظاهري، الذي نشعر به (قوة رد فعل السطح الذي يوجد عليه الجسم).
الوزن الظاهري لرائد الفضاء في محطة فضائية
يُعدّ فهم الوزن الظاهري لرائد الفضاء في محطة فضائية أمرًا ضروريًا لفهم كيفية تأثير البيئة الفضائية على جسم الإنسان.
يُعرَّف الوزن الظاهري على أنه القوة التي يشعر بها رائد الفضاء نتيجة تفاعله مع سطح ما، مثل الأرض أو محطة الفضاء.
في حالة محطة الفضاء، تدور المحطة حول الأرض في مدار دائري، مما يخلق قوة طاردة مركزية تُعادل قوة الجاذبية الأرضية.
بسبب هذه القوة الطاردة المركزية، يشعر رائد الفضاء بوزنٍ أقلّ بكثير من وزنه على الأرض.
يمكن حساب الوزن الظاهري لرائد الفضاء في محطة فضائية باستخدام معادلة بسيطة:
الوزن الظاهري = كتلة رائد الفضاء * تسارع الجاذبية المركزية
تسارع الجاذبية المركزية = (سرعة دوران المحطة الفضائية)^2 / نصف قطر مدار المحطة الفضائية
سرعة دوران المحطة الفضائية = 27,600 كم/ساعة
نصف قطر مدار المحطة الفضائية = 400 كم
باستخدام هذه المعادلات، يمكن حساب أن الوزن الظاهري لرائد الفضاء في محطة الفضاء الدولية هو حوالي 1/6 من وزنه على الأرض.
على سبيل المثال:
إذا كان وزن رائد الفضاء على الأرض 70 كجم، فسيكون وزنه الظاهري في محطة الفضاء الدولية حوالي 11.7 كجم.
الآثار على جسم الإنسان:
يُؤدّي انخفاض الوزن الظاهري إلى العديد من التغييرات في جسم الإنسان، تشمل:
ضمور العضلات والعظام: بسبب قلة استخدامها في بيئة الجاذبية المنخفضة.
ضعف القلب والجهاز الدوري: بسبب قلة مقاومة تدفق الدم.
فقدان كثافة العظام: بسبب قلة الضغط على العظام.
اضطرابات التوازن: بسبب عدم وجود إشارات جاذبية طبيعية من الأذن الداخلية.
التكيف مع بيئة الجاذبية المنخفضة:
يتكيف جسم الإنسان بشكلٍ تدريجي مع بيئة الجاذبية المنخفضة.
يُمارس رواد الفضاء التمارين الرياضية بانتظام للحفاظ على قوة عضلاتهم وعظامهم.
كما يتناولون نظامًا غذائيًا خاصًا للحفاظ على صحة عظامهم.
الخلاصة:
يُعدّ فهم الوزن الظاهري لرائد الفضاء في محطة فضائية أمرًا ضروريًا لفهم كيفية تأثير البيئة الفضائية على جسم الإنسان.
يُؤدّي انخفاض الوزن الظاهري إلى العديد من التغييرات في جسم الإنسان، تشمل ضمور العضلات والعظام، وضعف القلب والجهاز الدوري، وفقدان كثافة العظام، واضطرابات التوازن.
ما هو قانون الوزن الظاهري؟
أيُّ جسم كتلته يرتكز على سطح يتحرَّك بعجلة منتظمة في مجال جاذبية منتظم شدته ، تؤثِّر عليه قوة رد فعل، ، تُعطَى بالعلاقة: = ( − ) . تُعرَف قوة رد الفعل المؤثِّرة على الجسم بالوزن الظاهري للجسم.
يتكيف جسم الإنسان بشكلٍ تدريجي مع بيئة الجاذبية المنخفضة من خلال ممارسة التمارين الرياضية بانتظام وتناول نظام غذائي خاص.
الوزن الظاهري لرائد فضاء في محطة فضائية تساوي حاصل ضرب كتلته في تسارع الجاذبية الأرضية
الإجابة
980 نيوتن.