㈠ 失重的主要危害
失重的不利作用很大,失重除了導致宇航員骨質損失外,還會導致宇航員肌肉鬆弛,免疫力下降和衰老。引發多種空間運動病,近20年載人航天史上,空間運動病頻繁發生。下面一組數字足以說明這一點:原蘇聯上升號宇宙飛船上的航天員發病率約為60%,禮炮號空間站上的發病率為40%,美國阿波羅宇宙飛船上航天員以病率約是37%,天空實驗室上為55.5%,太空梭上為53%,這說明了空間運動病是航天學領域極待解決掘雹的問題。失重會使水份在人體內的分布發生變化。由於失去重力的作用,面部水份分布會增多,就會出現眼窩腫脹,面部水腫,眼簾變厚,皺紋消失,血漿容量減少,細胞內液丟失等現象失重還會使人體內心血管功能產生變化。具體變化如下:1.心功能下降。例如:心肌質量減少,收縮力下降等;2.人體心肌的病理性變化;3.冠狀動脈和冠脈微血管的組織結構改變,毛細血管血液淤浸,出血,血管內皮細胞腫脹,破裂;4.心肌的生化改變,如蛋白質合成減少,脂質堆積,心肌膠原增加,去甲腎上腺素減少,鉀鈉離子減少;5.主動脈,腹主動脈有明顯的內膜增生,脂質沉積,毛細血管萎縮,內皮細胞腫脹等;6.人體上身器官和組織中血液充盈度上升,下肢靜脈血液充盈度下降,長期在失重狀態下工作會使腦半球供血不對稱(右升左降)而免疫系統呢?我們的身體每時每刻都會受到微生物的侵襲。比如細菌、病毒,一些原生動物等。一般情況下,這些微生物不會對人體造成傷害,甚至有些細菌對人體還是有益的。免疫系統保護著人體。人的免疫系統功能主要歸功於人體各種各樣的免疫細胞,其中,最重要的是B淋巴細胞和T 淋巴細胞。B淋巴細胞能夠分泌抗體、阻止病原菌的入侵並標記致病菌,T淋巴細胞殺滅致病菌。但在太空中,這兩種細胞就不那樣「勤奮」了。比如,T淋巴細胞在太空中不能很好增殖,它們的數量大大少於在地球上的數量,並且,在體內的遷移以及相互之間的聯系信號也不正常。從而使抵禦外來致病菌的能力大大降低了。
美國約翰遜航天基地微生物研究中心的丹尼爾皮爾森說,宇航員咳嗽所噴出的小液體中所含有的病原微生物要比地球上正常人多8到10倍。這主要是因為失重等原因,使體內荷爾蒙釋放異常,從而影響了T淋巴細胞的表現。有的是骨失。我們通常認為骨頭是剛性的、不變的,然而事實並非如此。骨骼也是一種組織,它們的新陳代謝活動繁忙,它們的形狀會因承受壓力的變化而變化。骨骼組織中既有破骨細胞,又有成骨細胞。成骨細胞不斷的貯藏磷酸鈣,而破骨細胞不斷地除去。通常情況下,這兩種活動過程互相平衡。一旦你進入太空,重力幾乎為零,骨頭缺少壓力,促使成骨細胞活動的刺激沒有了,但破骨細胞的活動還在繼續,因此,破骨與成骨的平衡被破壞了,骨骼被破壞的多,重建的少,導致骨骼物質流失,使骨骼變得脆弱。據研究表明,太空旅遊者每個月會丟失1%到2%的骨頭重量,到目為止,還沒有找到有效防止的方法。研究還發現:太空中的輻射,失重,生物鍾的調節以及精神上的壓力,都會影響人類在太空中的生殖能力。男性精子染色體會受到影響,發育中的胚胎會被破壞。由於失重和輻射線會使男女內分泌失調,極易造成不孕,而即使能正常生育,孕婦及胎兒的健康也很難完全正常。鈣質的流失會使孕婦的骨質疏鬆,而胎兒的鈣質劇烈變化,會使新生兒痙攣,甚至喪命。如何加強太空中的防輻射設備,強化人體骨質,調整男女的內分泌系統,是實現太空移民夢必須克服的難題。除了以上幾個重要影響外,失重還對人的味覺發生影響。因此,宇航員普遍抱怨在天上吃飯吃不出味道。那是因為,太空失重環境引起宇航員的味覺失調,如失重使鼻腔充血,導致味覺神經鈍化,唾液分泌發生變化失重環境下哺乳動物不能正常繁衍後代日本理化學研究所和廣島大學共同成立的研究小組在2009年8月25日出版的美國《公共科學圖書館·綜合》(PLoS ONE)雜志上發表的一項研究成果指出:在國際空間站、太空梭等接近失重的環境中,老鼠受精卵的發育會受到判晌帆抑制,產仔率也大幅下降。 這一結果表明同為哺乳動謹歲物的人類可能也很難在太空繁衍後代。理化學研究所發生和再生科學綜合研究中心(神戶市)的研究小組組長若山照彥表示「通過調查受精卵發育需要多少重力,或許可以知道是否有可能在月面基地培育後代。」 研究人員使用特殊裝置通過讓實驗容器旋轉製造出地面重力千分之一的微重力環境,調查其對老鼠體外受精和產仔造成的影響。 結果發現,雖然能正常受精,但在受精卵分裂過程中,胎盤一側聚集的細胞數少於通常情況,發育速度也有所減慢。將其注入雌鼠子宮之後可以正常產仔,但產仔率下降了將近一半。 過去開展的太空實驗表明,魚類和兩棲類可以在太空正常發育。研究小組分析認為「造成這一狀況可能是因為哺乳動物特有的胎盤的發育和重力有關」。 失重的科學定律 物體的重量來源於地心的引力,牛頓的萬有引力定律,論述了地球的引力場作用於所有的物質。在宇宙星系中,所有的星球都存在一種引力場。《失重》一詞,代表了物質失去了引力場的作用力,比如,人類在太空中脫離了地心的引力,其重量等於零,一切物質都呈現為漂浮狀態。物質的重力相對於地心的引力作用,物質的密度和質量越大,相對於的重力就越大。脫離了地心的引力,一切物質都將在失重的狀態下。在五維空間中,由於物質運行速度的量變,時間,地心引力,微重力,物質高速運行時所產生的離心力,以及物質的重力和失重都將會產生相對的作用量變/
㈡ 貓為什麼害怕失重
在生活中,超重、失重現象很常見,比如人在電梯中,當電梯加速上升時,感到電梯底板對人的腳底壓力加大,這便是超重現象,乘坐汽車時,當汽車在一段坡路上加速向下行駛時,人的內臟器官因失重而「上浮」,使人不舒服這便是失重現象。
為納拍減輕橋梁所受壓力,橋一般造成凸型,使汽車過橋時有一個向下的加速度而使橋梁所受壓力減輕,當汽車經過凹陷的路面時,由於有豎直向上的加速度而出現超重現象,往往使車輪胎由於壓力大而爆破。
由於重力作用,在地面上,用現代技術製成的滾珠,並不呈絕對球形,這是造成軸承磨損的重要原因之埋茄蔽一,如果在宇宙飛船中則可以製成絕對球形的滾珠,而宇航員在宇宙飛船上由於完全失重,所以他的飲食、生活方法都必須與地面上有很大的不同。超重與失重,是兩個相反相成的概念,所以我一並給你解釋。
有一個物體,我們假定質量為m。現在,這個物體以加速度a豎直向上(即離開地球的方向)運動。顯然,由於物體有了這樣的運動,它對水平支持面的壓力N(或對豎直懸線的張力T)就要大於物體本身的重量,應當等於m(g+a)。這種現象,就叫做物體超重。我們常說物體超重了ma。
同樣,現在,這個物體如果以加速度a豎直向下(即朝向地球的方向)運動時,上述壓力N(或張力T)就要小於物體本身的重量,應當等於m(g-a)。這種現象,就叫做物體失重。我們常說物體失重了ma。如果a =g,則物體事實上在作自由落體運動,壓力N(或張力T)為零,我們說物體完全失重.
舉例來說,在繞地球作勻速圓周運動的衛星中的物體,由於它豎直向下的加速度a就是衛星所在位置的重力加速度g,所以該物體對衛星底板的壓力為零,處於完全失重狀態.宇航員在宇宙飛船中,就是經歷著這樣的失重狀態。
當然,在日常生活中,我們也可以體會到超重與失重。譬如,我們在電梯中,就能經歷超重與失重的過程。當電梯啟動上升時,由於我們和電梯一起有一個向上的加速度,所以此時我們超重了。相反,當電梯啟動下降時,由於我們和電梯一起有一個向下的加速度,所以此時我們失重了。假如彎州不小心電梯壞了,我們就和電梯一起向下墜去。此時我們必定完全失重了。不過,這樣的體會我們當然寧願不要。
㈢ 在太空為什麼會失重
問題一:太空中為什麼會失重 當近地物體的加速度向下時,其視重小於實際重力我們就稱其處於失重狀態,當物體以加速度g向下加速運動時(也就是自由落體)我們叫它完全失重狀態。
衛星或者飛船要環繞地球運行,必須達到一定的速度,這個速度稱為第一宇宙速度,也叫環繞速度,在近地面高度約為7.9千米/秒,如果軌道較高,速度可以適當降低。
參下圖,飛船的環繞運動,在較短的距離內,可以看做是平拋運動,即飛船以一定的水平速度飛行,同時受到地球重力,在豎直方向上做自由落體。(在大尺度的距離內,由於重力的方向在發生改變,所以,可以看做是一系列短距離平拋運動的疊加。)
當水平運動達到一定的速度時,由於地球是球體,表面具有一定的弧度,其下落的距離恰好可以符合地球的弧度時,飛船就可以做環繞運動了。
而實際上,飛船在太空飛行,還是會受到一些,及其稀薄的大氣的影響,所以,其只是在做近似的平拋運動(是近似的勻速直線運動和近似的自由落體的疊加),因此,飛船不是完全失重的,而是處於微重力狀態。
問題二:為什麼在太空中會發生失重現象 很多人都認為,只要超出大氣層就會處於失重狀態。事實上,地球的引力在太空梭飛行的高度上還相當強。宇航員的失重來自於太空梭和空間站在軌道上運動的離心力,這些作用於太空梭和宇航員身上的離心力恰好與地球的引力相等,且方向相反,因此,太空梭與和平號空間站就都不會掉到地球上。它們必須在與地球保持應有距離的軌道上以准確的設定速度運行,以便使地球的引力與太空梭在軌道上運行所產生的離心力相當。 02以繞地球旋轉的宇宙飛船為例,整體具有向心加速度,向心加速度指向地心(物體具有向下的加速度),重力全部用來提供向心加速度,人對支持物沒有壓力,完全失重。G-F支持=maG=ma所以F支持=0,視重為0,完全失重。重力是由於地球的引力與離心力的矢量差產生的當宇航員在太空繞地球勻速旋轉時,地球對宇航員的引力與旋轉產生的離心力大小相等,方向相反,所以宇航員感覺不到任何重力的存在,這就是完全失重,有時簡稱失重。
問題三:為什麼人在太運陸鍵空中會失重 高一會學失重的原理
以繞地球旋轉的宇宙飛船為例,整體具有向心加速度,向心加速度指向地心(物體具有向下的加速度),重力全部用來提供向心加速度,人對支持物沒有壓力,完全失重。
G-F支持=ma
G=ma
所以F支持=0,視重為0,完全失重。
問題四:為什麼在太空中會失重 因為萬有引力提供的向心力同飛船作圓周運動的離心力恰好平衡了,所以合力為0,就表現為失重了。
問題五:為什麼在太空會失重呢? 因為萬有引力產生的重力在太空都轉換成軌道動力了。而一女不能二嫁,同樣萬有引力,既然轉換成軌道動力,就不能再產生重力了,所以在太空會失重。
問題六:在太空失重,會遇到哪些麻煩?如何解決 危害:失重的不利作用很大,失重除了導致宇航員骨質損失外,還會導致宇航員肌肉鬆弛,免疫力下降和衰老。引發多種空間運動病,近20年載人航天史上,空間運動病頻繁發生。下面一組數字足以說明這一點:原蘇聯上升號宇宙飛船上的航天員發病率約為60%,禮炮號空間站上的發病率為40%,美國阿波羅宇宙飛船上航天員以病率約是37%,天空實驗悉歷室上為55.5%,太空梭上為53%,這說明了空間運動病是航天學領域極待解決的問題。失重會使水份在人體內的分布發生變化。由於失去重力的作用,面部水份分布會旁巧增多,就會出現眼窩腫脹,面部水腫,眼簾變厚,皺紋消失,血漿容量減少,細胞內液丟失等現象失重還會使人體內心血管功能產生變化。具體變化如下:1.心功能下降。例如:心肌質量減少,收縮力下降等;2.人體心肌的病理性變化;3.冠狀動脈和冠脈微血管的組織結構改變,毛細血管血液淤浸,出血,血管內皮細胞腫脹,破裂;4.心肌的生化改變,如蛋白質合成減少,脂質堆積,心肌膠原增加,去甲腎上腺素減少,鉀鈉離子減少;5.主動脈,腹主動脈有明顯的內膜增生,脂質沉積,毛細血管萎縮,內皮細胞腫脹等;6.人體上身器官和組織中血液充盈度上升,下肢靜脈血液充盈度下降,長期在失重狀態下工作會使腦半球供血不對稱(右升左降)而免疫系統呢?我們的身體每時每刻都會受到微生物的侵襲。比如細菌、病毒,一些原生動物等。一般情況下,這些微生物不會對人體造成傷害,甚至有些細菌對人體還是有益的。免疫系統保護著人體。人的免疫系統功能主要歸功於人體各種各樣的免疫細胞,其中,最重要的是B淋巴細胞和T 淋巴細胞。B淋巴細胞能夠分泌抗體、阻止病原菌的入侵並標記致病菌,T淋巴細胞殺滅致病菌。但在太空中,這兩種細胞就不那樣「勤奮」了。比如,T淋巴細胞在太空中不能很好增殖,它們的數量大大少於在地球上的數量,並且,在體內的遷移以及相互之間的聯系信號也不正常。從而使抵禦外來致病菌的能力大大降低了。[2]
美國約翰遜航天基地微生物研究中心的丹尼爾皮爾森說,宇航員咳嗽所噴出的小液體中所含有的病原微生物要比地球上正常人多8到10倍。這主要是因為失重等原因,使體內荷爾蒙釋放異常,從而影響了T淋巴細胞的表現。有的是骨失。我們通常認為骨頭是剛性的、不變的,然而事實並非如此。骨骼也是一種組織,它們的新陳代謝活動繁忙,它們的形狀會因承受壓力的變化而變化。骨骼組織中既有破骨細胞,又有成骨細胞。成骨細胞不斷的貯藏磷酸鈣,而破骨細胞不斷地除去。通常情況下,這兩種活動過程互相平衡。一旦你進入太空,重力幾乎為零,骨頭缺少壓力,促使成骨細胞活動的 *** 沒有了,但破骨細胞的活動還在繼續,因此,破骨與成骨的平衡被破壞了,骨骼被破壞的多,重建的少,導致骨骼物質流失,使骨骼變得脆弱。據研究表明,太空旅遊者每個月會丟失1%到2%的骨頭重量,到目為止,還沒有找到有效防止的方法。研究還發現:太空中的輻射,失重,生物鍾的調節以及精神上的壓力,都會影響人類在太空中的生殖能力。男性 *** 染色體會受到影響,發育中的胚胎會被破壞。由於失重和輻射線會使男女內分泌失調,極易造成不孕,而即使能正常生育,孕婦及胎兒的健康也很難完全正常。鈣質的流失會使孕婦的骨質疏鬆,而胎兒的鈣質劇烈變化,會使新生兒痙攣,甚至喪命。如何加強太空中的防輻射設備,強化人體骨質,調整男女的內分泌系統,是實現太空移民夢必須克服的難題。除了以上幾個重要影響外,失重還對人的味覺發生影響。因此,宇航員普遍抱怨在天上吃飯吃不出味道。那是因為,太空失重環境引起宇航員的味覺失調,如失重使鼻腔充血,導致味覺神經鈍化,唾液分泌發生變化失重環境下哺乳動物不能正常繁衍......>>
問題七:宇航員在宇宙飛船中為什麼會失重 繞地球旋轉的宇宙飛船,整體具有向心加速度,向心加速度指向地心(物體具有向下的加速度),重力全部用來提供向心加速度,人對支持物沒有壓力,完全失重.
G-F支持=ma
G=ma
所以F支持=0,視重為0,完全失重.
㈣ 失重時間長了會導致死亡嗎
失重是航天飛行中的一個特殊物理現象,載人航天實踐證明,失重對人體的生理功能有很大影響,但不像原先想像的那樣嚴重,也不會導致死亡。
失重的不利影響很大,失重除了導致宇航員骨質損失外,還會導致宇航員肌肉鬆弛,免疫力下降和衰老。引發多種空間運動病,近20年載人航天史上,空間運動病頻繁發生。
下面一組數字足以說明這一點:原蘇聯上升號宇宙飛船上的航天員發病率約為60%,禮炮號空間站上的發病顫戚汪率為40%,美國阿波羅宇宙飛船上航天員以病率約是37%,天空實驗室上為55.5%;
人類40多年的航天實踐表明,微重力環境對宇航員的健康、安全和工作能力會產生重要影響,中長期被過濾廣告被過濾廣告航天飛行可導致宇航員出現多種生理、病理現象,主要表現為心血管功能障礙、骨丟失、免疫功能下降、肌肉萎縮、內分泌機能紊亂、工作能力下降等。仔則
㈤ 太空失重環境中對人體產生的影響有哪些
失重是人進入飛行軌道遇到的一個特殊物理因素。宇宙飛船繞地球軌道作圓周運動時,飛船運動的離心力和地球對飛船的引力相等,由於這兩種作用力方向相反,使飛船中的人和物體處於一種失重狀態。宇航員在太空飛行,少則幾天、幾個月,多則一年甚至幾年。長期處在失重條件下,對人體產生許多不良影響。人在長期穩定的地心引力條件下生活,重力對人體各部分的作用不同,因而形成了一定的比例,骨骼結構的堅固性和它的功能,肌肉活動、體液分布的特點,保證了人體對重力的對抗,使人得以生存和發展。習慣於地球重力條件下生活的人,一旦進入失重環境,人體重量就會頓然消失,行動起來就會身輕如燕,猶如飛翔在空中,有「飄飄然」的新奇感,吃飯、喝水、穿衣、睡覺等一切生活同地球重力環境有根本的區別。更為重要的是,在失重環境下,人的生理功能也要發生變化,如血液要重新分布,大量血液湧向上身,骨鹽代謝紊亂,骨質會嚴重失鈣。多數初人失重環境的人出現類似地面暈車、暈船的航天綜合征。失重並不會引起嚴重的生理障礙,消除了失重危害人體安全的顧慮。只是人在失重條件下生活與地球上有許多不同,人必須從生活內容、生活方式、生活習慣上要適應失重的變化,採用全新的方式進行。
㈥ 失重對人或其他動物有什麼危害么
地球表面是1g重力環境。人類長期生活在地球上,無論是從系統發育還是從個體發育的角度,人體的結構和生理功能都適應這種重力環境。人一旦乘坐載人飛船離開地球進入太空,就處於失重狀態,這種失重的狀態必然對人體產生明顯的影響,並導致一系列的生理反應。到達火星表面後,火星表面是0.39g的重力,屬於低重力環境,仍然對人體有不良影響。
其實對人體的影響不僅是失重和低重力本身,還有重力的變化。從地球到行星際空間,人體是從1g環境進入0g環境;從行星際空間到火星表面,又從0g環境進入0.39g環境;從火星返回地球,又要經過行星際空間,人體又從0.39g環境進入0g環境;最後到達地球,即從0g環境進入1g環境。重力環境的每一次變化,人體都有一個重新適應的過程。這種反復對環境變化的重新適應,對人體的生理影響更為嚴重。
在長期的火星探測中,科學家們最擔心的是人體肌肉和骨骼的變化,其次是心肺和循環調節功能的變化,最後是血液、體液、免疫和感覺運動功能的變化。
人們生活睜納在1g重力環境中,骨骼肌總是處於一定的負荷狀態,一旦進入失重狀態,骨骼肌的負荷消失,便出現肌萎縮。肌萎氏燃縮主要發生於骨骼肌,失重對平滑肌幾乎沒有影響,對心肌有一定影響。
對航天員的醫學檢查發現,在失重狀態下航天員從尿中排出大量的鈣。而且這種尿鈣排出量的增高從飛行一開始就出現,1個月後排出量增高到殲早虛飛行前的兩倍。更可怕的是這種情況一直持續到飛行結束,無論採取什麼措施,都無法減輕和消除這種現象。從尿中排出的鈣都是從骨骼中來的。鈣的大量排出使骨骼密度下降,骨質疏鬆。長期的骨密度下降和骨質疏鬆有可能發生骨折。大量的鈣從尿中排出,增加了腎的負擔,容易產生腎結石。
㈦ 失重的主要現象
經常有人此磨認為失重是不受重力,這是錯誤的。對於此教科書的解釋是:物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)小於物體所受重力的現象稱為失重(weightlessness)現象。
但是航空器在軌道上的失重不是重力消失或大幅度減小的結果(事實上,在100KM高度上,地球重力僅僅比地球表面減少大約3%)。失重現象主要發生在軌道上或太空內或在其他一些不正常情況下的(遠離星球或大重量物體)處於引力平衡點的零重力的環境下,這種現象應被稱為完全失重。物體對支持物的壓力小於物體所受重力的現象叫失重(假如說地球重力消失了,那麼人只要輕輕一跳將會向著一個方向永遠飛行下去)。
影片《卧虎藏龍》中大俠們「騰雲駕霧,飛檐走壁」的絕技在太空飛行中可是易如反掌,你只要輕輕一點腳,人就會騰空而起,在空中自由的飛來飛去,本領之大,超過人們的想像。以上這種現象常被人誤以為是失重現象,這種現象應被稱為似微重力現象。
繞行軌道時的向心加速度由重力加速度提供,因此圓周運動的太空船所受合力提供了太空船做圓周運動的向心力。而每個時間點的瞬時加速度,都將指向地球中心。在外太空,太空人和太空船里每一件物件受到地心引力,都以同樣的速度繞地球運動,所以在太空中會呈現失重狀態,所有的物質都無法測出重量的。
失重特徵
判斷物體是否完全失重一個最重要的標志是,物體內部各部分、各質點之間沒有相互作用力,即沒有拉、壓、剪切等任何應力。
人體失重
平衡是我們最常見的物體的一種運動狀態。但是,力的平衡與失重完全是兩回事。例如,人站在地上,坐在椅子上,躺在床上,乘坐飛機等速飛行等,都是處於力的平衡狀態,但並不失重。因為在這些情況下,人體內部各部分之間都存在相互的作用力。真正的失重模擬,應使人體各部分特別是體內器官、內臟之間互相作用力消失。在這種情況下,人的前庭器官中的耳石由於失重,不再與周圍的神經細胞接觸而向中樞神經傳輸信號,從而喪失定向功能。前庭器官與人體主管呼吸、消化、循環、排泄、發汗等功能的植物神經系統有密切關系。所以,一旦前庭器官不起作用,身體內臟之間正常的相互作用消失,就會引起航天飛行員產生頭暈惡心、嘔吐等症狀。
在過去三十多年太空飛行中,蘇俄和美國的科學家收集了一些初步的數據。這些數據顯示,失重對內分泌、紅白血球的產量、內耳平衡器官及骨質的疏鬆,都有一定程度的影響,但最明顯的生理失重狀況,莫過於太空失水及其引起的一些症狀,如太空貧血、內分泌降低、雙腿肌肉萎縮等。失重還會引起骨骼失鈣的後果,與上了年紀的骨質疏鬆症(osteoporosis)極為相似。
在微重力物理、化學科學方面也有了長足的進展。大量收集了在失重下燃燒、材料、流體方面的數據。在蛋白質晶體生長方面更有突破性的進展。每次太空飛行都帶著上百個蛋白質結晶實驗,這對人類的醫學方面貢獻是極為巨大的。 完全失重是一種理想的情況,在實際的航天飛行中,航天器除受引力作用外,不時還會受到一些非引力的外力作用。例如,在地球附近有殘余大氣的阻力,太陽光的壓力,進入有大氣的行星時也有大氣對它的作用力。根卜悄據牛頓第二定律,力對物體作用的結果,是使物體獲得加速度。航天器在引力場中飛行時,受到的非引力的力一般都很小,產生的加速度也很小。這種非引力加速度通常只有地面重力加速度的萬分之一或更小。為了與正常的重力對比,就把這種微加速度現象叫做「微重力」。其實,航天器即使只受到引力作用,它的內部實際上也存在微重力,這是因為航天器不是一個質點,而是具有一定尺寸的物體。人們常用10^-6-10^-4g來表示航天器中微重力的水平。微重力越小,失重越完全。總之,完全失重狀態只是理想狀態,微重力才是實際情況。
.完全失重的定量分析:
當a=g時,支持力為N,由牛頓第二定律知:
mg-N=ma=mg
所以N=0
由牛頓第三定律可知,物體對支持物的壓力為0 由牛頓第二定律得:N+ma=mg所以N=m(g-a)<mg
由牛頓第三定律知,物體對支持物的壓力<mg
完全失重的定量分析:
當a=g時,支持力為型扒渣N,由牛頓第二定律知:
mg-N=ma=mg 所以N=0
由牛頓第三定律可知,物體對支持物的壓力為0
得出結論:向下加速向上減速:加速度方向向下,產生失重現象
故只要加速度方向向下就是失重,與速度方向無關. 1.傳統使用的連續式計量方法
在如建材、糧油、礦山等散狀物料計量或在線控制配料時,有很多種方法。比較典型的有:皮帶秤類、沖板流量計類、核子秤類、圓盤給料秤類。這些計量形式各有特點,但是局限性很大,受設備機械變化影響大,精度不高,安裝調校煩瑣,維護量大。
皮帶秤工藝介紹,流程:
皮帶秤將單位面積(稱重段)上受到的負荷信號與變化速度(皮帶轉速)信號進行積分運算得出流量值,以此作為可控制的對象。
註:通過控制拖拉式皮帶轉速,改變拖出的物料量,物料經給料溜槽的出料口整形後, 其厚度穩定均勻,無論皮帶機轉速大小,皮帶上的負荷都是恆定的。 與其它給料方式相比, 該方式計量與控制精度效果較好。
註: 給料與稱量功能分別在兩條皮帶上實現
連續式計量方法在連續攪拌設備上使用現狀
連續式攪拌設備包括:穩定土廠拌設備,水泥連續式攪拌設備,瀝青連續式攪拌設備。就計量精度而言,這些設備不能與間歇式相提並論。因此,連續式攪拌方法受不到廣大用戶的青睞,也是原因之一。科學分析可以說明,這兩種計量方法決定的攪拌工藝都有其適用的場合,不能由於暫時的技術限制而影響連續式攪拌的應用。
我國連續式攪拌設備均採用容積法或皮帶秤/螺旋秤兩類來計量,七十年代從歐洲引進開發連續攪拌工藝至今,一直如此,始終未有突破。事實上,這兩種計量方法在歐洲使用能夠作到高精度,例如德國申克(Schenck)的皮帶配料秤,動態配料精度達到2%。而在中國卻不行,原因在於受到我國機械製造及材料等基礎工業的制約。目前我國用於公路行業的皮帶秤計量精度一般只能達到5%左右,與容積計量相差無幾,長期穩定性較差。 連續稱重的革命——差分減量(失重)秤
失重秤(英文Loss-in-weight)是九十年代開始應用於工業過程稱重連續計量的。失重秤逐漸替代皮帶秤、螺旋秤,甚至累加秤,作為一種全新的計量方法,逐漸應用到越來越多物料處理。
1.基本原理:
將秤量斗及給料機構作為整個秤體,通過儀表或上位機不停對秤體進行重量信號的采樣,計算出重量在單位時間的變化比率作為瞬時流量,再通過各種軟硬體的濾波技術處理,得出可以作為控制對象的「實際流量」。
這個流量的獲取非常重要,是失重秤能否准確計量的基礎。圖中介紹的是一種經典的方法:然後FC通過PID反饋演算法,進行逼近目標流量的控制運算,輸出調節信號去控制變頻器等給料機控制器。
2.差分減量秤(失重秤)在實際中的應用:
從原理上可以看出它不受秤體與給料機構的機械變化影響,它只是計算重量差值(差重),與傳統動態計量手段相比,其優點是不言而喻的。
對於控制對象為流量(t/h ,kg/min ),而且物料可輸送性好,計量精度要求高時,採用失重法計量可以作為一種最佳方案。
3.失重秤設計必須注意的事項,影響精度的因素:
失重秤兼有靜態秤、動態秤特點,因此,在設計系統時,要求:
正確的輸送率范圍,一般實際工作范圍為額定輸送量的60%~70%最佳。若採用交流調速,對應變頻率為35-40Hz最佳。這樣保證調節范圍寬。還由於在輸送率過低時,系統穩定性差。感測器量程選用適當,按公式
也就是說,感測器也用到其量程的60%~70%,信號變化范圍寬,對提高精度極為有利。
機械結構設計要確保物料流動性好,同時保證補料時間短,補料不應過於頻繁,一般要求5-10分鍾補一次料。
配套傳動系統要保證運行平穩,線性好。
4.應用前景:
隨著電子控制技術的飛速發展,失重秤通過採用新的技術,在計量精度上由0.3%~0.5%。而提高到0.1%~0.2%,甚至到超過靜態秤,這一新技術的核心即數字式稱重感測器的應用。 稱量感測器的應用
為了適應動態測量的需要,在稱重系統中作為系統輸入端的感測器至關重要。特別在需要智能化的場合,感測器的直接或間接數安化已必不可少,此時測量不確定度和測量速度往往是一對矛盾,兩者很難兼得,而需根據實際情況作折衷選擇。在稱重領域,我國大量生產和應用的都是傳統的模擬式感測器,模擬信號的輸小。以生產量最大、採用電阻應變原理的稱重感測器為例,一般最大輸出為30-40mV。故其信號易受射頻干擾,電纜傳輸距離也短,通常在10m以內。在使用多個感測器並聯的容器稱重系統(料斗秤式配料秤)、平台稱重系統或秤橋(汽車衡或軌道衡)中,利用數字系統可實現「自校準」。這是因為多通道的數字感測器系統,不存在阻抗匹配問題。用戶輸入各感測器的地址、秤量和靈敏度,即可自動進行秤的「四角」或「邊角」平衡,不必一次次地反復調整信。而在模擬系統中多個感測器關聯接線後,每個感測器的特性就不再是可辨別的了,校準時需在每一個感測器上施加砝碼並利用接線盒中的分壓器進行調整。由於調整時存在著交互作用,因而反復多次。在數字系統中,則允許分別復核作為單體的每一個感測器。因此,校準裝有數字感測器系統的所有花費的時間,僅為模擬系統的1/4。
利用數字系統可以實現「自診斷」,即診斷程序連續地檢查各感測器信號是否中斷、輸出是否明顯超出范圍等。若有問題,在儀表或控制器面板上會自動顯示或報警,用戶利用面板上的鍵即可尋找各個感測器,獨立地確定問題原因並進行故障排除。這種直覺診斷和故障排除能力,對用戶顯然是一種重要優點,而在模擬感測器系統中則是很難忘以低成本實現的。
在稱重領域中,典型模擬感測器系統的模數變換器的分辨力為16比特,即有50000個可用計數;而數字系統中每一個感測器的解析度為20比特,即有1000 000個可用計數。所以,一個裝有4個數字感測器的系統即可提供4000 000個計數的解析度。這種高解析度的優點,特別適用於秤架自重大而被稱物重量小的場合。例如:在配料稱重系統中,有時配方中某種物料僅占很小比例,但准確度要求卻仍然很高。這在傳統的模擬系統中同樣是很難實現的。
1.國內外應用的現狀(在水泥廠、冶金、塑料、化纖等行業取得)
許多行業有豐富應用失重秤的經驗。如:水泥廠配料。在工程塑料、化纖、光纖等等眾多行業已廣泛普及。有些行業由於採用了連續失重計量,可以保證落料按比例混合,而弱化攪拌需要,簡化了工藝。國外發達國家這一產品很成熟,如德國申克公司,布達本拉(brabender),瑞士開創(ktron)公司,技術處於國際最領先地位。其中開創公司由於採取了數字感測器技術動態精度可達0.25%。以工業過程稱重而言,已經達到靜態秤精度。在連續式攪拌機械上的應用及前景影響:由於國內連續式攪拌設備計量停留在傳統的方法上,因此,推廣失重秤應用前景將十分廣闊,對穩定土廠拌、水泥連續攪拌、瀝青連續攪拌工藝起到革命性的改變,對流量的精準控制將會製造出非常合格理想的混合料。由於連續式拌和工藝結構簡單,維護費用低,因此一旦在產品級配上把好關,將徹底改變連續式拌和的市場佔有低的現狀。特別是公路、水電行業所需的高產設備,具有重大意義。
賽摩失重秤過靜態秤稱量完整的給料系統(料倉、給料機和散狀物料)及通過變速電機或電振機控制散關物料的卸料流量。物料(通過螺旋、振動管或槽)從系統卸下,將按每個單位時間(dv/dt)測量的失重與所需給料量(預設值)進行比較,實際(測量)的流量與期望的(預設)流量之間的差異會通過給料控制器(MT2104)發生糾正信號,該控制器能自動調節給料速度,從而在沒有過程滯後的情況下保持精確的給料量。當料倉中測量的重量達到料倉低料位(重新加料)時,控制器將給料系統按容積給料進行控制,然後料倉快速重新裝料(手動或自動),失重控制器重新動作。在批稱量失重系統中,設計與連續失重系統相似,然而,給料(批量) 循環最終重量的精度要比實際的給料量控制更高。6104控制器通過向變速驅動器提供高給料信號以完成快速給料,然後轉換到低給料控制信號用於在批量結束時精確控制。 人造地球衛星、宇宙飛船、太空梭進入軌道後,其中的人和物將處於失重狀態.人造地球衛星、宇宙飛船、太空梭等航天器進入軌道後,可以認為是繞地球做圓周運動,做圓周運動的物體,速度的方向是時刻改變的,因而具有加速度,它的大小等於衛星所在高度處重力加速度的大小.這跟在以重力加速度下降的升降機中發生的情況類似,航天器中的人和物都處於完全失重狀態。
你能夠想像出完全失重的條件下會發生什麼現象嗎?你設想地球上一旦重力消失,會發生什麼現象,在宇宙飛船中就會發生什麼現象.物體將飄在空中,液滴呈絕對球形,氣泡在液體中將不上浮.宇航員站著睡覺和躺著睡覺一樣舒服,走路務必小心,稍有不慎,將會「上不著天,下不著地」.食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀,以免食物的碎渣「漂浮」在空中進入宇航員的眼睛、鼻孔…….你還可以繼續發揮你的想像力,舉出更多的現象來.
你還可以再想一想,人類能夠利用失重的條件做些什麼嗎?下面舉幾個事例,將會幫助你思考.這里所舉的事例,雖然還沒有完全實現,但科學家們正在努力探索,也許不久的將來就會實現.
在失重條件下,融化了的金屬的液滴,形狀呈絕對球形,冷卻後可以成為理想的滾珠.而在地面上,用現代技術製成的滾珠,並不絕對呈球形,這是造成軸承磨損的重要原因之一。
玻璃纖維(一種很細的玻璃絲,直徑為幾十微米)是現代光纖通信的主要部件.在地面上,不可能製造很長的玻璃纖維,因為沒等到液態的玻璃絲凝固,由於它受到重力,將被拉成小段.而在太空的軌道上,將可以製造出幾百米長的玻璃纖維.
在太空的軌道上,可以製成一種新的泡沫材料棗泡沫金屬.在失重條件下,在液態的金屬中通以氣體,氣泡將不「上浮」,也不「下沉」,均勻地分布在液態金屬中,凝固後就成為泡沫金屬,這樣可以製成輕得像軟木塞似的泡沫鋼,用它做機翼,又輕又結實.
同樣的道理,在失重條件下,混合物可以均勻地混合,由此可以製成地面上不能得到的特種合金.
電子工業、化學工業、核工業等部門,對高純度材料的需要不斷增加,其純度要求為「6個9」至「8個9」,即99.9999%~99.999999%.在地面上,冶煉金屬需在容器內進行,總會有一些容器的微量元素摻入到被冶煉的金屬中.而在太空中的「懸浮冶煉」,是在失重條件下進行的,不需要用容器,消除了容器對材料的污染,可獲得純度極高的產品.
在電子技術中所用的晶體,在地面上生產時,由於受重力影響,晶體的大小受到限制,而且要受到容器的污染,在失重條件下,晶體的生產是均勻的,生產出來的晶體也要大得多.在不久的將來,如能在太空建立起工廠,生產出砷化鎵的純晶體,它要比現有的硅晶體優越得多,將會引起電子技術的重大突破. 沒有翅膀的魚和螞蟻竟然可以優哉游哉地飄浮在空中,這可不是魔術表演的現場,也不是在模擬太空失重環境,而是發生在西北工業大學實驗室的真實一幕。主持這項實驗的解文軍是西北工業大學的材料物理學家,當然科學家們並非故意在和這些小動物開玩笑,而是在進行一項聲懸浮研究。普通物體和動物由於自身的重力作用,如果不藉助外力不可能克服地心引力,自由飄浮在空中。當然也有例外,宇航員在太空中也體驗過失重的感覺,可以懸浮在空中。這是因為宇航員搭乘的航天器,運動軌跡處在兩個天體的引力平衡點上,比如地球和月球的引力互相抵消,這時航天器就處在失重環境中,重力為零,自然就能飄起來了。這些飄浮在空中的魚和螞蟻難道也是因為科學家通過特殊手段為它們營造出了一個失重環境嗎? 「魚和螞蟻的飄浮不是一種失重現象。」失重的猜測馬上遭到了解文軍的否定,看來答案並非如此簡單。 如果魚和螞蟻依然沒有逃脫自身重力的作用,從力的平衡角度考慮,必定有一個來自外部的力量幫助它們克服了重力,最終實現飄浮。這個我們看不到的力量到底來自哪裡呢解文軍告訴我們,實際上他們只是巧妙利用了聲波。在實驗中,上面的聲發射端發出聲波,聲波抵達下端的聲反射端後被反射回來,反射回來的聲波與繼續向反射端傳播的聲波重疊,如此就形成了駐波,駐波不會像聲波一樣向前運動,只是在原地上下振動,振幅最大處叫波腹,振幅最小處即看上去靜止不動處叫波節。只要把魚和螞蟻等小動物放到波節處,它們也就靜止不動了。進行實驗時,只要先調節好反射端到發射端之間的距離,波節位置就是固定的,這時只要用鑷子將螞蟻、瓢蟲和小魚等小動物放在這個位置就可以了。飄浮在空中的時候,這些動物都顯得比較緊張,螞蟻手舞足蹈地企圖四處遊走,瓢蟲也使勁拍打著翅膀,似乎想飛走。但是它們的身體並沒有受到傷害,不過小魚的活力顯然受到了一些影響,因為離開了有水的環境,所以當小魚飄浮在空中的時候,解文軍還在一旁不停地給小魚進行「淋浴」。 事實上,早在2002年,解文軍和同事就曾經利用聲波懸浮起了固體銥和液體汞。從2003年起,他們開始關注有生命物體的聲懸浮。那麼,如果聲波達到一定強度,是否有可能將人也懸浮起來呢?解文軍說,實驗證明,聲懸浮原則上可以懸浮起一定體積的任何固體和液體,他們實驗中懸浮的動物有地上爬的、水中游的以及天上飛的,但是小動物的尺寸都不超過1厘米。這是因為,聲懸浮的原理決定了懸浮物體的尺寸必須小於半波長。對超聲波段,可以懸浮的物體尺寸不超過1厘米。還沒有看到能夠懸浮像人這么大尺寸的物體的聲懸浮器將活著的動物懸浮起來的實驗國外也有科學家進行過嘗試。1997年,荷蘭奈梅亨大學的物理學家安德烈。傑姆和英國布里斯托爾大學的麥克爾·貝利爵士,曾經使用磁石使青蛙飄浮起來。他們利用一塊超導磁石將一隻活著的青蛙飄浮在半空中。青蛙本身是一個非磁體,但是通過電磁石的磁場而變得有磁性。除此之外,超導體也會因為它們對磁場的排斥力而自動浮起。這一原理已在日本得到驗證,1996年日本在磁場懸浮實驗中,利用一個金屬盤子將體重為142公斤的相撲運動員懸起。相同的原理也被用於研製磁懸浮列車,盡管使用的磁懸浮列車多用電磁場來實現,但它們的原理是一致的。
㈧ 失重產生在什麼情境下有好處還是壞處.為什麼
失重,悶碧謹慧指是螞基指物體失去了重力場的作用,當物體處於失重狀態時物體除了自身重力外,不會受到任何外界重力場影響。簡單的來說,假設一個物體放在水平地面上,物體所受的支持力大於重力時,物體超重;反之,當物體所受支持力小於其重力時,物體失重;完全失重指的是物體所受的支持力為0,比如在太空梭上的宇航員,他們就是出於完全失重狀態。
失重的不利作用很大,失重除了導人骨質損失外,還會導致人肌肉鬆弛,免疫力下降和衰老。
㈨ 帶著寵物上太空是怎樣的體驗
在太空中,對動物影響較大的因素主要有真空、輻射、溫度變化及失重,而太空艙可以基本避免前三者的危害,故本文不做討論。而在現有技術條件下,失重問題尚不能很好地解決。在地球上,重力能讓各種東西都能老實待著不動,而在失重狀態下,會帶來許多意想不到的麻煩它會給動物的飼養以及動物的行為帶來不小的影響。
首先,是飲水。在失重的情況下,地球上那些依靠重力的動物飲水器就全都不管用了——因為水根本流不下來(話說哪兒才是「下」啊?),同時也不能把水倒在盆里讓動物自己喝——水不會像在地球時那樣乖乖待在敞口容器里,而是碰一碰就飛向空中,弄得到處都是。所以在太空中得給動物配備加壓的飲水器,這樣水就能在壓力的作用下流出來供動物飲用了。
然後是吃,考慮到運載成本,鮮魚水菜根本沒法往太空運,連宇航員吃的東西,很多都是看不出到底是什麼的條狀食物,小動物的糧食也是壓縮後做成棒狀,至於妙鮮包、罐頭之類的就別想了。
接著是打理,在地球上,給貓狗梳梳毛,給倉鼠換換墊料還算方便,但是在失重條件下,毛發和碎渣會四處亂飛,食物碎屑也會跟著湊熱鬧,容易把本來就狹窄擁擠的艙內環境搞得一塌糊塗。污染環境這還算是輕的,空氣中的漂浮物還可能使儀器短路造成事故,同時還會給宇航員的健康帶來隱患。要知道,即便宇航員日常生活中都很小心,但他們產生的那些漂浮物,就夠艙里的空氣過濾系統忙的了,再添上幾只動物就更了不得了。
面對這些問題,傳統的動物飼養容器肯定無能為力,於是宇航專家們專門為要送上太空的小動物設計了特殊的籠具。這種稱作AEM(Animal Enclosure Mole)的盒子,雖然看起來其貌不揚,但卻自帶了換氣、空氣過濾、除糞、給水給糧、照明和空調系統,既能給里邊的動物提供無微不至的呵護,又能防止碎屑到處亂飛。不過這么好的東西可不輕便,容器加上所有的附件(包括食物和水)重近30千克,價格也是「宇航標准」(可惜啊,要不然用來養倉鼠一定好極了)。
看,這只蜘蛛悲劇了。
對於魚類,失重環境可能讓它們不知所措。1973年進行的一項實驗中,被帶上太空的兩條魚,不斷地試圖「下潛」,結果就是它們不停地繞著圈子游泳。好在20天後,這兩條倒霉的魚總算找到了「北」,原來它們利用的是光線——認為光射來的方向是「上」也是它們判斷自己姿態的依據之一。
不過暈與不暈還得因魚而異,上世紀90年代有日本科學家打算研究青鱂魚在失重狀態下的交配行為,可魚上了太空,如果暈頭轉向的話就沒法「干正事」,研究當然也要泡湯。於是這幫人想了個絕招,通過讓一架飛機不斷作拋物線飛行來製造短暫的失重,從成百上千條青鱂魚里篩選出了數條不繞圈子的魚,再利用這幾條魚,繁育出能在失重條件下能「保持淡定」的後代送入太空,最終發現青鱂魚不僅能在失重條件下正常交配,還能產卵,而且卵也孵化出了小魚。
而更高等一些的動物適應起來就快很多,比如小鼠進入失重環境後,用不了幾分鍾就能漂在空中該干什麼就干什麼了,為了它們行動方便,裝小鼠的容器四壁都有網狀物供它們攀爬。至於狗和猩猩等行為更復雜的動物,按理說它們在失重條件下的行為是值得研究的,但這些動物散養的話需要很大的空間,如果它們碰到了什麼儀表還可能導致事故,所以只好把它們固定住,只研究一下它們的生理變化了。
㈩ 如果地球也開始失重,我們會受到哪些影響
不僅僅是一直都日常生活在路面上的人類,全部存活在地面的生物都無時無刻遭受了重力的的作用。重力針對地球生命而言是尤為重要的,生物的問世、生長發育、繁殖都和重力密切相關,因而難以想像假如地球資源完全失重後會是啥情景。
大家都知道,地球上的自然環境和太空自然環境既存有比較同樣的地區也存有顯著的差別。相似之處取決於路面、空氣和太空都存有輻射源,不同點取決於輻射強度的尺寸。此外,太空自然環境中基本上沒有重力,航天員在太空中要想出艙行動務必要有繩子維持著。而地球上的全部物件都遭受重力的的作用,可以平穩地存有於地面以上。因而有些人想要知道,假如地球上的重力消退以後,會產生什麼?
之上是很有可能產生的一些情景,那麼當這一巨變產生以後,人類會有哪些體會呢?我覺得,一開始大夥兒毫無疑問都是會很慌亂,終究大家自打在地球上發生以後就一直「踏踏實實」地存活著,突然間腳踩不碰地毫無疑問會造成極大的慌亂。在我們在「風之丘」日常生活一段時間後,很有可能會覺得那樣的生活習慣十分奇特。但當地球上逐漸瓦解以後,最後就只剩失落了。