Особенности протекания физических явлений на земле и в космосе.

Особенности протекания физических явлений на Земле и в Космосе

• Участник: Терехова Екатерина Александровна
• Руководитель: Андреева Юлия Вячеславовна

Цель работы: сопоставить протекание физических явлений на Земле и в космосе.

Введение

У многих стран есть долгосрочные программы по освоению космоса. В них центральное место занимает создание орбитальных станций, так как именно с них начинается цепочка наиболее крупных этапов овладения человечеством космического пространства. Уже осуществлен полет на Луну, успешно проходят многомесячные полеты на борту межпланетных станций, автоматические аппараты побывали на Марсе и Венере, с пролетных траекторий исследовали Меркурий, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. За последующие 20—30 лет возможности космонавтики еще более возрастут.

Многие из нас в детстве мечтали стать космонавтами, но потом задумались о более земных профессиях. Неужели отправиться в космос — это несбыточное желание? Ведь уже появились космические туристы, возможно, когда-нибудь в космос сможет полететь любой, и детской мечте суждено будет сбыться?

Но если мы полетим в космический полет, то столкнемся с тем, что длительное время придется находиться в состоянии невесомости. Известно, что для человека, привыкшего к земной тяжести, пребывание в этом состоянии становится тяжелым испытанием, и не только физическим, ведь многое в невесомости происходит совсем не так, как на Земле. В космосе проводятся уникальные астрономические и астрофизические наблюдения. Находящиеся на орбите спутники, космические автоматические станции, аппараты требуют специального обслуживания или ремонта, а некоторые отработавшие свой срок спутники необходимо ликвидировать или возвращать с орбиты на Землю для переделки.

Пишет ли в невесомости перьевая ручка? Можно ли в кабине космического корабля измерить вес с помощью пружинных или рычажных весов? Вытекает ли там вода из чайника, если его наклонить? Горит ли в невесомости свеча?

Ответы на подобные вопросы содержатся во многих разделах, изучаемых в школьном курсе физики. Выбирая тему проекта, я решила свести воедино материал по данной теме, который содержится в разных учебниках, и дать сравнительную характеристику протекания физических явлений на Земле и в космосе.

Цель работы: сопоставить протекание физических явлений на Земле и в космосе.

Задачи:

• Составить список физических явлений, ход течения которых может отличаться.
• Изучить источники (книги, интернет)
• Составить таблицу явлений

Актуальность работы: некоторые физические явления протекают по разному на Земле и в космосе, а некоторые физические явления лучше проявляются в космосе, где нет гравитации. Знание особенностей процессов может быть полезно для уроков физики.

Новизна: подобные исследования не проводились, но в 90-х на станции «Мир» был снят учебные фильм о механических явлениях

Объект: физические явления.

Предмет: сравнение физических явлений на Земле и в космосе.

1. Основные термины

Механические явления — это явления, происходящие с физическими телами при их движении относительно друг друга (обращение Земли вокруг Солнца, движение автомобилей, качание маятника).

Тепловые явления — это явления, связанные с нагреванием и охлаждением физических тел (кипение чайника, образование тумана, превращение воды в лед).

Электрические явления — это явления, возникающие при появлении, существовании, движении и взаимодействии электрических зарядов (электрический ток, молния). [1]

Показать, как происходят явления на Земле — легко, но как можно продемонстрировать те же явления в невесомости? Для этого я решила использовать фрагменты из серии фильмов «Уроки из космоса». Это очень интересные фильмы, отснятые в свое время еще на орбитальной станции «Мир». Настоящие уроки из космоса ведет летчик-космонавт, герой России Александр Серебров.

Но, к сожалению, мало кто знает про эти фильмы, поэтому еще одной из задач создания проекта была популяризация «Уроков из космоса», созданных при участии ВАКО «Союз», РКК «Энергия», РНПО «Росучприбор».

В невесомости многие явления происходят не так как на Земле. Причин этому – три. Первая: не проявляется действие силы тяжести. Можно говорить о том, что она компенсируется действием силы инерции. Второе: в невесомости не действует Архимедова сила, хотя и там закон Архимеда выполняется. И третье: очень важную роль в невесомости начинают играть силы поверхностного натяжения.

Но и в невесомости работают единые физические законы природы, которые верны как для Земли, так и для всей Вселенной.

Состояние полного отсутствия веса называется невесомостью. Невесомость, или отсутствие веса у предмета наблюдается в том случае, когда в силу каких-либо причин исчезает сила притяжения между этим предметом и опорой, или когда исчезает сама опора. простейший пример возникновения невесомости – свободное падение внутри замкнутого пространства, то есть в отсутствии воздействия силы сопротивления воздуха. Скажем падающий самолет сам по себе притягивается землей, но вот в его салоне возникает состояние невесомости, все тела тоже падают с ускорение в одну g, но это не ощущается – ведь сопротивления воздуха нет. Невесомость наблюдается в космосе, когда тело движется по орбите вокруг какого-нибудь массивного тела, планеты. Такое круговое движение можно рассматривать как постоянное падение на планету, которое не происходит благодаря круговому вращению по орбите, а сопротивление атмосферы также отсутствует. Мало того, сама Земля постоянно вращаясь по орбите падает и никак не может упасть на солнце и если бы мы не ощущали притяжение от самой планеты, мы оказались бы в невесомости относительно притяжения солнца.

Часть явлений в космосе протекает точно так же как и на Земле. Для современных технологий невесомость и вакуум не являются помехой. и даже наоборот – это предпочтительно. На Земле нельзя достичь таких высоких степеней вакуума, как в межзвездном пространстве. Вакуум нужен для защиты обрабатываемых металлов от окисления, а металлы не расплавляются, вакуум не вызывает помех движению тел.

Физика для всех

Всем, кто интересуется физикой, астрониомией и другими смежными дисциплинами

вторник, 30 октября 2012 г.

Невесомость на Земле и в космосе.

Все мы слышали о невесомости. При этом слове мы представляем себе космонавтов, свободно плавающих внутри космической станции. Давайте с вами попытаемся ответить на простой с виду вопрос: что же такое эта самая невесомость?
НЕ ВЕСОМОСТЬ, то есть отсутствие у тела веса. То есть, чтобы правильно понять, что такое невесомость, мы должны чётко себе представлять, что такое вес тела.

Вес — сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести. Определяется выражением:

При движении системы тело — опора (или подвес) относительно инерциальной системы отсчёта c ускорением а вес перестаёт совпадать с силой тяжести, действующей на это тело:

В результате вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах.

Надо ещё отметить, что согласно Третьему Закону Ньютона, не только тело воздействует на опору (подвес), но и опора (подвес) воздействуют на тело с силой, называемой силой реакции опоры (подвеса). Эта сила численно равна весу тела и направлена противоположно действию силы тяжести. Тогда, на тело действуют две силы, равные по величине и противоположные по направлению, то есть их равнодействующая равна нулю, значит тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.

Значит, невесомость (отсутствие веса) – это состояние, в котором отсутствует сила взаимодействия тела с опорой (или подвесом), возникающая в связи с гравитационным притяжением, действием других массовых сил, в частности силы инерции, возникающей при ускоренном движении тела.

Тогда, давайте подумаем, что будет, если и тело и его опора будут падать в поле сил тяготения. Тогда, так как и опора и тело будут двигаться с одинаковой скоростью, тело не будет давить своей массой на эту опору, то есть не будет воздействовать на неё. То есть вес тела (сила, с которой оно воздействует на опору) равен нулю. Где это можно наблюдать на практике? Представим себе кабину лифта, сорвавшуюся с тросов и свободно падающую в шахте. И кабина и пассажир двигаются с одинаковым ускорением g = 9,8 м/с 2 . Тогда, пассажир не будет воздействовать на пол лифта, то есть будет испытывать состояние невесомости. Тогда он сможет свободно плавать в пространстве кабины лифта. Естественно, этот эксперимент обычно приводит к гибели подопытного. Но есть более привычная ситуация. Когда лифт только начинает движение вниз (то есть движется ускоренно, набирая свою обычную скорость), ваше тело ещё не набрало этой скорости и почти не давит на пол, значит – почти ничего не весит. Потом, когда лифт разогнался и далее движется равномерно, вместе с ним равномерно движетесь и вы, следовательно, вы как обычно давите своим телом на опору (пол лифта), значит состояния невесомости нет.

Полёт на космическом аппарате, вращающемся по орбите вокруг Земли, представляет собой не что иное, как постоянное падение на Землю. Просто, аппарат движется по орбите с очень большой скоростью(ок. 8 км/сек), и падая на Землю (вертикально), он успевает пройти в горизонтальном направлении такое расстояние, что в виду шарообразности Земли, расстояние до её поверхности не уменьшается. Тело падает, при этом не падая. Парадокс? Реальность!

То есть, кабина космического аппарата – это тот же лифт, сорвавшийся с тросов. И все тела, находящиеся внутри неё будут испытывать состояние невесомости. Они будут свободно плавать в кабине космического аппарата, при этом будут иметь место несколько интересных эффектов, о которых я расскажу в одном из следующих постов.

Для тренировки космонавтов на Земле мы можем кратковременно создавать состояние невесомости. Специальный самолёт пикирует по гиперболической траектории, то есть фактически падает с ускорением g, падают с тем же ускорением и люди в его кабине. То есть, они пребывают в состоянии невесомости. Таким способом можно создавать невесомость на время порядка одной минуты, после чего самолёт переходит из пикирования в набор высоты, а потом снова пикирует и всё повторяется опять. Так невесомость можно создать и на Земле.

Мы видим, что чем больше масса тела, тем меньше ускорение, сообщённое ему силой той же величины. Если мы попытаемся проверить это сначала на Земле, а потом на борту космического аппарата (в невесомости), мы увидим, что это правило выполняется в обоих случаях. То есть, масса и вес тела – не одно и то же. Вес тела может и исчезать, а масса тела всегда сохраняется. Правда, в релятивистской механике, масса тел может изменяться (увеличиваться вплоть до бесконечности), но это уже совсем другая история, которая, правда тоже однажды станет объектом нашего рассмотрения.

А пока – до новых встреч. Спасибо всем, кто дочитал до конца, ибо “многобукав” даётся не каждому, а только самым любознательным.

Особенности протекания физических явлений на земле и в космосе.

По мнению австралийских ученых из Национального университета Австралии, карликовые галактики, вращающиеся вокруг Млечного Пути, нарушают базовые законы физики, сформулированные Исааком Ньютоном.

В итоге, говорят ученые, тут два варианта: либо мы видим то, чего не может быть, либо ньютоновская физика актуальна и универсальна только в пределах Солнечной системы.

“Единственная возможность как-то объяснить наличие карликовых галактик на краю Млечного Пути – это изменение базовых физических принципов”, – рассуждает астрофизик доктор Хемут Джержен из Национального университета Австралии.

“Когда астрономы обнаружили карликовые галактики на краю Млечного Пути, они увидели нечто интригующее – звезды в этих галактиках двигались гораздо быстрее, чем должны были бы”.

Например, в Солнечной системе, говорит Джержен, Меркурий – это ближайшая к Солнцу планета, а Нептун – самая дальняя. Скорости вращения этих планет различны – Меркурий успевает сделать почти 550 оборотов вокруг Солнца, тогда как Нептун – всего один.

Примерно такие же скоростные пропорции наблюдаются и в отношение звезд, вращающихся вокруг центров галактик, и это неплохо вписывается в ньютоновскую физику.

Однако в галактиках-карликах все видимые звезды вращаются с одинаковой скоростью, вне зависимости от того, как далеко они находятся от центра. “Для классических теорий нашей физики они (звезды) вращаются слишком быстро”, – говорит ученый.

Как правило, когда астрономы фиксируют нечто, что невозможно объяснить, что называется, на глазок, то на помощь приходит пресловутая темная материя, на влияние которой и списываются аномалии.

Происходит это и сейчас. Австралийские исследователи предложили, что карликовые галактики содержат в своем составе изрядную долю темной материи, которая и вносит смуту в движение звезд.

Однако дальнейшие наблюдения показали, что даже при наличии темной материи, движение все равно не объясняется. Теперь смуту вносит траектория движения карликовых галактик – они курсируют вдоль Млечного пути по идеальной линии, почти в двухмерном пространстве – это говорит о том, что видимая масса составляет почти 100% реальной массы галактик.

В случае ньютоновской физики галактики должны были бы двигаться с колебаниями из стороны в сторону. “Предыдущие исследования показывают, что эти галактики являются своего рода “приливными спутниками”, сформированными от столкновения двух больших галактик.

Наши теоретические расчеты показывают, что такие галактики не могут содержать темную материю, либо они содержат ее в незначительных количествах”, – говорит он.

“Мы имеем дилемму – известно, что звезды движутся там слишком быстро. Можно было бы списать это на темную материю, но ее там нет”, – говорит австралийский астрофизик.

В итоге, австралийские ученые выступают в поддержку так называемой теории Модифицированной ньютоновской динамики, разработанной около 10 лет назад израильским ученым Мордехаем Милгромом.

Эта теория предлагает ввести новую физическую константу, которая работает только тогда, когда речь идет об объектах очень большого масштаба – галактиках, звездных системах, галактических кластерах.

“Эта теория на практике никогда не наблюдалась. То, что мы нашли – это эмпирическое свидетельство, поддерживающее теорию Милгрома”, – говорить Джержен.

По материалам cybersecurity.ru

карликовые галактики на то и карликовые по этому и вращаются быстрее. наверное

Осталось пустяк, найтить темную( но только не черную ) материю,

и все законы Физики – побоку ( в смысле на свалку ) . Хм_Хм??

Вселенная основана в основном на 5-ти измерениях, и это почти никому не известно) Первые 3 измерения, это известные нам мнимые координаты X, Y, Z. 4-ое измерение – это время. Время – это движение всех частиц, которое диктуется давлением определенной группы субатомных частиц темного вещества. Темное вещество включает в себя многие отдельные группы, то есть различные субатомные частицы. Это не одна частица. В каждой параллельной вселенной межзвездная среда менее плотная, потому что так задумано, поскольку параллельные вселенные созданы только чтобы избежать переполнения частиц на начальном уровне.

Если новая параллельная вселенная менее плотная – значит темного вещества в ней меньше? Да. Значит и меньше давления от той группы субатомных частиц, которые отвечают за движение времени? Да. Время движется медленнее? Да, потому что толчок от тех частиц не такой большой. Это не означает что движение по осям X, Y, и Z тоже становится медленным – как показывают в фильмах где человек в замедленном времени движется медленно как черепаха. Замедленное время в новой параллельной вселенной говорит только о том, что существует разница между предыдущей вселенной и этой. Например один день в следующей после нашей вселенной, равен 17 дням в нашей вселенной.

Получается существа должны шевелиться быстрее в следующей вселенной чтобы успеть сделать что-то в таких новых условиях? Скорость движения по осям X, Y, Z компенсирует повышенная скорость света в новой вселенной – это означает что максимальная скорость движения увеличена в 17 раз и любое существо в таких условиях ничего не теряет и успевает совершить необходимые действия по сравнению с предыдущей вселенной.

Вся вселенная основана на 5-ти измерениях, и это соблюдается на любом её участке. В галактике скорость вращения отдельной звезды зависит от массы звезды и давления, которое есть перед этой звездой и с других сторон. Нюансов много. Полный ответ не дам, поскольку вращение звезды в галактике различается и зависит от отдельных условий В любой данной галактике. Нельзя сказать за всех.

А по измерениям. Вы можете обозначить переменные время и плотность любыми буквами, сути это не меняет. Плотность – это плотность темного вещества, которое оказывает давление на субатомные частицы и заставляет их совершать колебание туда-сюда по оси Z (то есть по оси направления своего движения). Темное вещество сдавливает движущиеся субатомные частицы а они сопротивляется в форме колебания. Так как в каждой следующей параллельной вселенной плотность темного вещества меньше, колебание частиц происходит быстрее.

Время – это давление не всего темного вещества, а только отдельной группы субатомных частиц. Эти частицы оказывают также давление на все остальные частицы и ускоряют их движение по временной шкале. Так как в каждой следующей параллельной вселенной плотность всего темного вещества меньше, то и плотность этой группы частиц, также меньше. Это приводит к тому, что движение времени происходит медленнее. Как можно обозначить время на чертежной доске? Начертите стандартные оси X, Y, Z. И начертите окружность вокруг этих осей. Z – это исходная точка, из которой начинается испускаться поток субатомных частиц. Поток испускается и начинает свое движение по оси Z, совершая при этом колебание туда-сюда. Так как этот поток тут же сталкивается с темным веществом, то частицы впереди замедляются, скапливаются а новые частицы сзади, которые продолжают испускаться выталкиваются в другую сторону, чтобы избежать давления впереди от давки частиц. Процесс повторяется в каждом новом направлении движения. Это всё приводит к тому, что все частицы движутся в форме спирали, которая сбоку видна как волна. Поэтому ученые считают что частицы движутся в форме волны. Когда на самом деле – это форма трубы.

Отвлекся я от темы про время. То есть движение частиц происходит по оси Z, на которой происходит колебание, и по различные координатам X и Y. То есть значение Z остается постоянным а значения X и Y всегда повышается, поскольку частицы движутся дальше от исходной точки. Наряду с этим окружность вокруг осей расширяется, то есть происходит движение времени вперёд от исходной точки. И это показано расширением окружности вокруг данных осей.

Плотность темного вещества уравновешивает мнимые координаты, а точнее движение по этим координатам. Как можно было догаться из описания выше, от давления темного вещества изначально зависит также и длина волны.

Добавлено (14.01.2011, 18:26)
———————————————
Я сейчас дам простое решение для искусственного смещения в другую плотность (параллельную вселенную) и обратно. Если вещество в следующей 4-ой плотности колеблется сильнее, чем вещество нашей плотности, третьей, то значит необходимо увеличить частоту колебания каждой частицы любого вещества или тела в нашей плотности. Как это сделать?

Как описано выше, частота колебания частиц зависит от давления, которое оказывает на них темное вещество. Нужно увеличить это давление темного вещества на субатомные частицы, применив сильное сжатие темного вещества. Например, в филадельфийском эксперименте ученые сжали темное вещество засчет интенсивного магнитного поля. Циркулирующие потоки магнитных частиц были настолько плотными что сжали темное вещество камеры, в которой находились люди и таким образом они были смещены в другую плотность, исчезнув из нашей реальности. Ученые не понимали до конца что делали, поэтому не предусмотрели некоторые обстоятельства, смещение оказалось не полным и подопытные люди начали смещаться обратно, а точнее, некоторые части их тел. Люди сместившись в параллельное космическое пространство, которое находилось на том месте, где находится Земля задохнулись и медленно дрейфовали в сторону, а поскольку они начали смещаться обратно, то тела оказались не точно в камере, а были вшиты или впаяны в конструкцию камеры.

Желая овладеть смещением плотности, руководствуйтесь мудростью, а не желанием получить преимущество над другими.

Источники:

http://rosuchebnik.ru/material/osobennosti-protekaniya-fizicheskikh-yavleniy-na-zemle-i-v-kosmose-7276/

http://fizika-for-all.blogspot.com/2012/10/blog-post_30.html

http://kosmos-x.net.ru/forum/2-331-1