Keunstmjittich swiertekrêft is en hoe te meitsjen

Ek minsken net ynteressearre yn romte, ea sjoen in film oer romte reizen of lêzen oer sokke dingen yn boeken. Hast al dizze minsken gean oan it wurk fan it skip, normaal sliep, hawwe gjin problemen mei iten. Dat betsjut dat dizze - fiktive - It skip hat keunstmjittige swiertekrêft. It grutste part fan it publyk docht it as eat hiel natuerlike, en yn feite dat is net wier.

keunstmjittige swiertekrêft

Sa neame wy in feroaring (yn beide rjochtings) fertroud oan ús swiertekrêft troch it oanbringen fan ferskillende metoaden. En dat wurdt dien net allinnich yn wurken fan fiksje, mar yn 'e hiel echte ierdske situaasjes, meast faak, foar de eksperiminten.

Yn teory, it ta stân kommen fan keunstmjittige swiertekrêft net sjen dat hurd. Bygelyks, kinne jo opnij oanmakke mei de inertia, krekter, de centrifugal krêft. De needsaak foar dizze krêft net ferskine juster - it barde sa gau as minsken begûn te dreamen fan in lange-termyn romte flechten. Ûntstean fan keunstmjittige swiertekrêft yn romte sil meitsje it mooglik om foar te kommen dat in protte fan 'e problemen dy't folgje út de lingte fan de tiid yn weightlessness. De astronauten groeie swak spieren, bonken wurden minder sterk. Reizgjen yn dizze betinksten moannen, kinne jo krije wat spieren atrophy.

Sa, hjoed de oprjochting fan keunstmjittige gravity - in taak fan it grutste belang, romte ferkenning sûnder dizze feat is ûnmooglik.

materiel

Ek dyjingen dy't witte allinnich de fysika kurrikulum nivo, begripe dat gravity - ien fan 'e fûnemintele wetten fan ús wrâld: de hiele lichem ynteraksje mei ien oar, belibbet in ûnderlinge attraksje / ôfstjitting. Hoe grutter it lichem, hoe grutter syn krêft fan attraksje.

Land foar ús realiteit - in tige massale foarwerp. Dat is wêrom eltse ien lichem omhinne oanlutsen.

Foar ús betsjut dat de fersnelling fan dregens, dy't meastal metten yn g, gelyk oan 9,8 meter per fjouwerkante sekonde. Dit betsjut dat as underfoot we net hawwe de stipe, wy soenen hawwe fallen op in taryf tanimmend elke sekonde oant 9,8 meter.

Sa, allinne troch de swierte, binne wy by steat om te stean, falle, ite en drinke normaal, om te begripen wêr 'e boppekant, dêr't de boaiem. As de attraksje sil ferdwine - wy sille wêze yn nul swiertekrêft.

Benammen bekend mei dit ferskynsel astronauten fine harsels yn in romte yn in steat fan driuwende - frije fal.

Teoretysk, wittenskippers witte te meitsjen keunstmjittige swiertekrêft. Der binne ferskate techniken.

De grutte massa

De meast logyske opsje - te meitsjen fan de romtesonde sa grut dat it ûntstienen keunstmjittige swiertekrêft. Op de skip, kinne jo fiele noflik, want gjin oriïntaasje yn romte wurdt ferlern.

Spitigernôch, dizze metoade is net realistysk by de hjoeddeiske ûntjouwing fan de technology. Om de bou fan sa'n foarsjenning freget te folle middels. Dêrneist in ongelooflijke bedrach fan enerzjy nedich foar syn herstel.

fersnelling

It soe lykje dat as jo wolle berikke g, lyk oan 'e ierde, wy krekt moatte jaan it skip in flat (platformoobraznuyu) foarm en krije it te ferpleatsen heaks op it fleantúch mei it winske fersnelling. Op dy wize, keunstmjittige swiertekrêft is verkregen, en - in ideaal.

Lykwols, de realiteit is folle mear yngewikkeld.

Foarste en lêste plak is it wurdich sjoen de brandstof issue. Om it stasjon wurdt hieltyd accelerating, moatte jo hawwe ûnûnderbrutsen macht oanbod. Sels as de motor ynienen ferskynt, net ôffiere 'e saak, de wet fan behâld fan enerzjy bliuwt yn fan krêft.

It twadde probleem is it idee fan de konstante fersnelling. Neffens ús kennis en de wetten fan de natuerkunde, kinne jo net versnelt ûnbeheind.

Dêrneist is dit ferfier is net geskikt foar it ûndersyk missy, om't it moat hieltyd wurde fersneld - te fleanen. Hy kin net ophâlde te ferkennen de planeet, hy sels stadich fleane omhinne kin it net - it is nedich om te verhaasten.

Sa wurdt dúdlik dat dy keunstmjittige swiertekrêft is noch net beskikber foar ús.

Carousel

Eltsenien wit hoe't it Carousel rotaasje beynfloedet it lichem. Dêrom, de keunstmjittige swiertekrêft apparaat neffens dit prinsipe liket te wêzen fan it meast realistyske.

Alles dat yn Carousel diameter, it oanstriid te fallen út dat op in taryf ûngefear gelyk oan de rotaasje snelheid. It docht bliken dat yn it lichem in krêft rjochte oan de striel fan in rûndraaiende foarwerp. Dat is aardich gelyk oan de swiertekrêft.

Dus, it kostet in skip, it hawwen fan in silindryske foarm. Yn dit gefal, dan moat draaie om syn as. Trouwens, it keunstmjittige swiertekrêft op in spaceship, ûntwurpen neffens dit prinsipe wurdt oantoand faak genôch yn science fiction films.

De barrel-foarmige skip, draaidoar om in longitudinaal as, in centrifugal krêft, de rjochting fan dy't oerienkomt mei it radius fan it foarwerp. Om berekkenjen de resultaattriem fersnelling is nedich om diel de krêft op 'e grûn.

Kennen de fysika minsken fine dit is net dreech: a = ω²R.

Yn dizze formule, de berekkening resultaat - fersnelling, it earste fariabele - fluggens node (mjitten yn radialen per sekonde), it twadde - de striel.

Neffens dizze, hwent wy binne brûkt om g, moatte jo goed kombinearje de angular Velocity en de striel fan de romte ferfier.

Dat probleem wurdt ferljochte yn sokke films as "Intersol" "Babylon 5," "2001: A Space Odyssey" en al sa mear. Yn al dy gefallen, de keunstmjittige swiertekrêft tichter by de ierde fan gravitasjonele fersnelling.

Gjin saak hoe goed it idee, is it hiel dreech te fieren.

de metoade fan it probleem fan "Carousel"

De meast foar de hân lizzende probleem wurdt markearre yn "A Space Odyssey". Radius "romte carrier" is likernôch 8 meter. Om te krijen fersnelling yn 9.8, de rotaasje moat plakfine mei in rinte fan likernôch 10,5 eltse minuut fan de omset.

As dizze wearden manifestearjen "Coriolis effekt ', dat is dat op ferskate ôfstannen út de flier effekt fan ferskillende krêft. It hinget fan de angular snelheid.

It docht bliken dat de keunstmjittige swiertekrêft yn romte is oanmakke, mar te fluch rotaasje fan it lichem sil liede ta problemen mei de binnenste ear. Dat, syn bar, soarget in ûnbalâns, problemen mei de vestibular systeem en oare - ek - útdagings.

It ûntstean fan dizze barriêre jout oan dat dit model is hiel jammer.

Jo kinne besykje om te gean op it tsjinoerstelde, lykas wy dienen yn de roman "World-Ring". Hjir it skip is yn de foarm fan in ring wêrfan straal approximate oan de straal fan ús baan (likernôch 150 miljoen kilometer). Op dizze grutte, de snelheid fan de rotaasje is genôch te negearje Coriolis effekt.

Wy kinne oannimme dat it probleem wurdt oplost, mar it is net sa. It feit dat de totale omset fan de struktuer om syn as duorret 9 dagen. Dat suggerearret dat de lading is te heech. Om te ûntwerpen harren oerein holden wurden, it fereasket in hiel stevige materiaal, dy't oant no ta hawwe wy noch net. Fierders is it probleem is it bedrach fan materiaal en direkt opbouwen proses.

Yn spultsjes fan ferlykbere ûnderwerpen, lykas yn de film "Babylon 5", dizze problemen binne of oare manier oplost: it is foldwaande rotational snelheid, de Coriolis effekt is net fan betsjutting, hypotetysk mooglik te meitsjen sa'n skip.

Lykwols, sels dy wrâlden hawwe in beswier. Syn namme - dynamyk.

It skip, draaidoar om syn as, wurdt feroare yn in grutte Gyroscope. Sa't jo witte, meitsje it Gyro ôf axis is ekstreem dreech fanwege de angular ympuls. It is wichtich dat it bedrach net ferlitte it systeem. Dat betsjut dat de rjochting fan it objekt sil hiel lestich. Lykwols, sa'n probleem oplost wurde kin.

addressing

Keunstmjittige swiertekrêft op 'e romte stasjon wurdt beskikber as de help komt "O'Neill Cylinder." Om meitsjen dizze matearje fereasket identike silindryske gerei dat ferbine oan de assen. Se moatte rotearre wurde yn ferskillende rjochtingen. It resultaat fan dizze gearkomste is de nul angular momentum, dus der moat net wêze problemen mei it jaan fan it skip de nedige rjochting.

As it mooglik is, meitsje it skip in straal fan likernôch 500 meter, dan sil wurkje krekt sa't it moat. Yn dit gefal, it keunstmjittige swiertekrêft yn romte is heel noflik en gaadlik foar lange flechten yn skippen of ûndersyk stasjons.

Space Engineers

Hoe te meitsjen keunstmjittige swiertekrêft, it is bekend om de makkers fan it spultsje. Lykwols, yn dizze fantasywrâld fan dregens - it is net in ûnderlinge oanlûkingskrêft fan lichems, mar de lineêre krêft, ûntwurpen om rapper de items yn in beskate rjochting. De attraksje hjir is gjin absolute, it is feroare doe't omlaat boarne.

Keunstmjittige swiertekrêft op 'e romte stasjon wurdt makke troch mei help fan in spesjale generator. Se co-rotational unifoarm en in generator sône. Sa, yn 'e echte wrâld, fongen yn' e auto dêr't in generator, jo soenen wêze oanlutsen ta it lichem. Lykwols, de held fan de wedstriid sil falle sa lang as de aksje net ferlitte it apparaat perimeter.

Om datum, de keunstmjittige swiertekrêft yn romte, makke sa'n apparaat is net beskikber foar de minske. Lykwols, sels de grize-haired ûntwikkelers net ophâlde te dreame deroer.

spherical generator

Dit is in mear realistyske ferzje fan de apparatuer. By ynstallaasje fan in swierte rjochting fan de generator. Dat makket it mooglik te meitsjen in stasjon, de swiertekrêft fan hokker sil wêze gelyk oan de planetêre.

centrifuge

Hjoed keunstmjittige swiertekrêft op ierde is fûn yn in ferskaat oan apparaten. se binne basearre, meast, op 'e inertia, sûnt dit krêft wurdt field troch ús fergelykber mei gravitasjonele effekten - it lichem net ûnderskied tusken wat is de oarsaak fan de fersnellings. As in foarbyld: in man opkommende yn 'e lift, gefoel de effekten fan inertia. Natuerkundigen: elevator opkommen heakket oan de fersnelling fan frije fal fersnelling fan de cab. As jo weromgean nei de cockpit mjitten beweging "gain" gewicht ferdwynt, werom de wenstige sin.

Wittenskippers hawwe lang west ynteressearre yn 'e keunstmjittige swiertekrêft. De centrifuge wurdt meast faak brûkt foar dizze doelen. Dizze metoade is geskikt net allinne foar de romtesonde, mar ek foar grûn stasjons, dy't nedich te bestudearjen de effekten fan dregens op it minsklik lichem.

Ferkenne de wrâld, brûkt yn ...

Hoewol't de stúdzje fan de swiertekrêft begûn út romte, it is tige ierde wittenskip. Ek hjoed de fertsjinsten op dat mêd binne tapast, bygelyks, yn de medisinen. Witte oft it mooglik is om te meitsjen in keunstmjittige swiertekrêft op 'e planeet, kinne jo it brûke om te behannelje problemen mei de motor apparatus en it senuwstelsel. Boppedat, de stúdzje fan de korpsen belutsen by it earste plak op Ierde. Dit makket it mooglik de astronauten te fieren eksperiminten wylst oerbleaune yn fokus fan dokters. In oar ding is it keunstmjittige swiertekrêft yn romte, binne der gjin minsken by steat te helpen astronauten yn it gefal fan in kalamiteit.

Keeping yn gedachten de folsleine weightlessness, is it ûnmooglik om rekken holden mei in satellyt yn Earth baan. Dy objekten, al wie dat nei in lytse mjitte, beynfloedzje swiertekrêft. De krêft fan dregens, yn sokke gefallen, neamd microgravity. Echte gravity wurde allinne test de masine, fleanen mei in konstante snelheid yn it bûtenste romte. Lykwols, it minsklik lichem net fielt it ferskil.

Belibje it weightlessness kin in lange sprong (foardat it muskitenet sil iepen) of yn in parabolic ferfal fleantúch. Sokke eksperiminten wurde faak set yn de FS, mar op in fleantúch dat gefoel duorret mar 40 sekonden - it is te lyts foar in folsleine ûndersyk.

Yn de USSR yn 1973 te witten oft it mooglik is om te meitsjen keunstmjittige swiertekrêft. En net krekt makke is, mar ek yn guon wize feroare. In opfallende foarbyld fan keunstmjittige ferminderjen fan dregens - droech dipping, immersion. Om dat te berikken it winske effekt nedich te setten in ticht film op it oerflak fan it wetter. Minske is pleatst op de top fan it. Under it gewicht fan 'e lea it lichem is ferdjippe yn it wetter, allinne de kop bliuwt oan de top. Dit model tsjûget it net stipe mei lege swierte, dat is karakteristyk foar de oseaan.

Der is net nedich om te gean yn romte te fiel de effekten fan weightlessness tsjinoerstelde krêften - hypergravity. Under opstigen en de lâning fan de romtesonde, centrifuge overload kin net allinne fiele, mar ek om te ferkennen.

behanneling fan dregens

Gravitasjonele fysika stúdzjes ûnder oaren de effekten fan weightlessness op it minsklik lichem yn in poging om sa min mooglik de konsekwinsjes. Lykwols, in grut tal prestaasjes fan dizze wittenskip is by steat om te wêzen nuttich en gewoane ynwenners fan de planeet.

Great Expectations dokters tadiele op 'e stúdzje fan it gedrach fan de spier enzymen yn myopathy. It is in slimme sykte dy't liedt ta betiid ferstjerren.

As aktyf fysike aktiviteiten yn it bloed fan in sûn persoan krijt in grut bedrach fan enzyme kreatinofosfokinazy. De reden foar dit ferskynsel is net dúdlik, it is mooglik, de lading beslút, op 'e sel membraan op sa'n wize dat it "Leaky". Pasjinten mei myopathy krije itselde effekt sûnder de loads. Waarnimmingen foar astronauten lit sjen dat in nul zwaartekracht levering fan aktive enzyme yn bloed wurdt sterk werombrocht. Dy konstatearring suggerearret dat it brûken fan ûnderdompeling ferleget de negative ynfloed fan de faktoaren dy't liede ta myopathy. Op dit stuit útfierd eksperiminten op bisten.

Behanneling fan beskate sykten hjoed útfierd mei help fan de krigen yn 'e stúdzje fan' e swiertekrêft data, ynklusyf keunstmjittich. Bygelyks, untreated cerebral palsy, beroerte, Parkinson goede pakken troch de tapassing fan de lading. Hast klear de stúdzje fan 'e positive effekten fan stipe - pneumatyske skoech.

Fleane op Mars?

Resinte foarútgong astronauten jouwe hope oan 'e realiteit fan it projekt. It hat ûnderfining yn medyske stipe persoan mei in lange ferbliuw wei út 'e Ierde. Brochten in soad foardielen en ûndersyk misjes nei de moanne, de swiertekrêft dat is 6 kear lytser as ús eigen. No astronauten en wittenskippers hawwe set harsels in nij doel - nei Mars.

Foardat jo wekker yn, jim dan wol rekken mei allegearre foar in ticket nei de Reade Planet, hy ferwachtet it lichem oan 'e earste faze fan it wurk - op' e dyk. Trochinoar, de wei nei de woestyn planeet sil nimme helte fan it jier - sa'n 500 dagen. Betrouwe op 'e dyk hawwe allinne harren eigen krêft, mar wachtsje op help út wêr dan ek.

Ûnderstek dwaan oan de krêften sil in protte faktoaren: stress, strieling, ûntbrekken fan in magnetysk fjild. De meast wichtige test foar it organisme - feroarje swiertekrêft. Reizgjende minsken "e kunde komme" mei meardere nivo fan dregens. Yn it foarste plak dat overload opstigen. Dan - weightlessness tidens de flecht. Dêrnei -. Hypogravity op de bestimming, dat is, oan de swiertekrêft op Mars op syn minst 40% fan 'e ierde ..

Hoe om te gean mei de negative effekten fan weightlessness yn in lange flecht? It wurdt hope dat de ûntwikkeling op it mêd fan keunstmjittige swiertekrêft sil helpe te pakken dizze dei yn de heine takomst. Eksperiminten op rôten, reizgje troch "Cosmos-936" sjen litte dat dizze metoade net oplosse alle problemen.

OS Underfining hat sjen litten dat it is folle mear brûkber foar it organisme is by steat om te bringe it brûken fan simulators, by steat om te bepalen de fereaske load foar elk yndividueel astronaut.

Wylst it is leaud dat Mars fleane net allinne ûndersikers, mar ek foar toeristen dy't wolle om in koloanje oan de Red Planet. Foar harren, op syn minst de earste kear, it fiellen fan wêzen yn weightlessness opwaacht tsjin de redenen dokter oer de gefaren fan lang ferbliuw yn dizze omstannichheden. Lykwols, nei in pear wiken en help nedich om harren wêrom is it sa wichtich om te wêzen kinne fine in manier om te bouwen op in spaceship keunstmjittige swiertekrêft.

resultaten

Hokker konklúzjes kinne makke wurde oer de oprjochting fan keunstmjittige swiertekrêft yn romte?

Ûnder al beskôge opsjes stuit rûndraaiende ûntwerp sjocht realistysker. Lykwols, ûnder de hjoeddeiske begryp fan fysike wetten is it ûnmooglik, omdat it skip - dit is net in holle silinder. Binnen it dêr binne oerlaapjende hindering útfiering fan ideeën.

Boppedat, it skip de striel moat grut genôch, sadat de Coriolis effekt is gjin wichtige effekt.

Om beheare sokssawat, it kiest silinder O'Neill neamd boppe, dat sil meitsje it mooglik om te kontrolearjen it skip. Yn dit gefal, de kâns fergrutsje foar it brûken fan sa'n struktuer foar interplanetary opdrachten it garandearjen fan de ploech in komfortabel nivo fan dregens foar.

Foardat de minsken sil by steat wêze om te fertale harren dreamen yn realiteit, wy soene graach sjen yn 'e wurken fan' e fiksje in bytsje mear realistyske en mear kennis fan de wetten fan de natuerkunde.