Curious Kids este o serie pentru copii de toate vârstele. Dacă aveți o întrebare la care ați dori să vă răspundă un expert, trimiteți-o la [email protected].
În avioanele cu gravitație zero sau în cometa de vomă, de ce se comportă lucrurile ca și cum nu ar exista gravitație când pur și simplu cad? – Austin B., 11 ani, Scranton, Pennsylvania
Am zburat de multe ori în avioane cu gravitație zero. De fiecare dată mă bucur în continuare de senzația de a pluti liber, de capacitatea de a zbura prin cabină dintr-o singură împingere ușoară pe perete, la fel ca astronauții din Stația Spațială Internațională, și de noutatea de a-ți roti corpul în orice direcție alegi. Sentimentul este asemănător cu scurta senzație de pe unele montagne russe sau de pe o trambulină, dar pentru aproape o jumătate de minut și fără ca aerul să treacă pe lângă tine – este distractiv!
Persoanele care simt imponderabilitate fără a fi în zborul spațial ar putea părea o contradicție. Dar este posibil, iar oamenii aleg frecvent să facă acest lucru pentru recreere sau pentru cercetare într-un avion care zboară în atmosferă, nu în spațiu.
Sunt cercetător în domeniul ingineriei aerospațiale și sunt interesat de modul în care se pot controla și utiliza lichidele și gazele în zborurile spațiale. Exemple sunt propulsoarele lichide pentru rachete în navele spațiale sau apa în sistemele de susținere a vieții în navele spațiale umane.
Exemple de gravitație în acțiune
Când stați nemișcați, experimentați de fapt forța pe care o numim gravitație atunci când simțiți cum Pământul ne trage spre centrul său. Gravitația vă trage în jos, iar podeaua vă împinge în sus pe picioare. Dacă gravitația ar dispărea, ai putea să te împingi de pe podea și să plutești, fără să te mai întorci niciodată pe podea decât dacă ai găsi un tavan de care să te împingi din nou. Ați părea că plutiți ca o persoană care zboară cu avionul pe un „vomit-comet” sau ca un astronaut pe Stația Spațială Internațională.
Poate ați învățat că stația spațială orbitează în jurul Pământului deoarece forța gravitațională asupra ei este echilibrată de forța laterală cauzată de traiectoria circulară a zborului. Această forță se numește forță centrifugă, aceeași pe care o resimțiți atunci când vă întoarceți într-o mașină, într-un tren, într-un parc de distracții sau altele asemenea.
Avioanele zboară mai aproape de suprafața Pământului, astfel încât gravitația este puțin mai puternică pentru avion decât pentru Stația Spațială Internațională. Dar, în mod clar, forța de gravitație cauzată de Pământ există la stația spațială și la veceu-cometă, însă astronauții din stația spațială și cercetătorii sau turiștii din veceu-cometă arată ca și cum nu ar exista gravitație. De ce?
Am zburat în zborurile în vomit-comet cu experimente științifice și cu studenți de la Universitatea Purdue și, într-adevăr, experiența se simte ca și cum nu ar exista gravitație.
Și totuși, de fiecare dată când zbor, gravitația trage avionul la sol pentru aterizarea pe pistă. Prin urmare, știm că gravitația trebuie să fie prezentă, și totuși oamenii par și se simt ca și cum nu ar exista gravitație în timpul unei părți a zborului voma-comet.
Aceste zboruri de cercetare sunt de obicei pline de cercetători calificați care au obținut o diplomă avansată, în cazul meu un doctorat.
Cum se întâmplă imponderabilitatea într-un avion
Un eveniment cotidian ar putea să vă ajute să înțelegeți cum aparent gravitația este prezentă și absentă în același timp. Atunci când mergeți într-o mașină care virează la stânga, vă simțiți împins spre dreapta. Este posibil să vă simțiți chiar împins de partea dreaptă a interiorului mașinii, iar ușa vă împinge înapoi. Întoarcerea în direcția în care se deplasează mașina schimbă, de asemenea, ceea ce noi numim viteza mașinii.
Velocitatea înglobează atât viteza mașinii, cât și direcția în care se deplasează. Schimbarea direcției se simte ca o gravitație laterală pentru tine. Schimbarea vitezei, cum ar fi o oprire bruscă, se simte ca o gravitație în față pentru tine. Lifturile care pornesc și se opresc se simt pentru o clipă ca și cum ar exista mai multă sau mai puțină gravitație. Aceste modificări ale vitezei se numesc accelerații. Accelerația are o cantitate și o direcție, la fel ca și viteza, iar ambele sunt exemple de vectori. Un alt vector este forța, iar un exemplu este gravitația, care ne trage în jos spre suprafața Pământului.
Ai experimentat că accelerația se simte la fel ca și gravitația. Să presupunem că ați putea găsi o modalitate de a crea o accelerație „antigravitațională”: adică o accelerație care să acționeze în direcția corectă și în cantitatea potrivită pentru a anula gravitația. Este acest lucru posibil?
Răspunsul este da – aceasta este ceea ce se întâmplă într-un zbor de tip „vomit-comet” și pe o orbită.
Forma traiectoriei de zbor de tip „vomit-comet” se numește o parabolă. Piloții reușesc acest lucru zburând în sus la un unghi de aproximativ 45 de grade, apoi se stabilizează și se scufundă la aproximativ 45 de grade, ceea ce creează accelerația necesară pentru a anula gravitația. Viteza maximă a avionului și rapiditatea cu care avionul se poate ridica înainte și după o parabolă determină cât timp poate dura această accelerație, aproximativ 25 de secunde.
Gravitația ne trage în jos, iar prin accelerarea în jos în modul potrivit într-un avion sau într-o navă spațială, ne putem simți ca și cum am fi în gravitație zero. Termenul fizic corect este imponderabilitate, dar gravitația zero este un termen descriptiv care descrie, de asemenea, senzația, astfel încât, chiar și în lumea cercetării aerospațiale și în cadrul NASA, „gravitație zero” este termenul comun folosit cel mai des de către experți.
Bună ziua, copii curioși! Aveți o întrebare la care ați dori să vă răspundă un expert? Cereți unui adult să vă trimită întrebarea la [email protected]. Vă rugăm să ne spuneți numele, vârsta și orașul în care locuiți.
Și cum curiozitatea nu are limită de vârstă – adulți, spuneți-ne și voi ce vă întrebați. Nu vom putea răspunde la fiecare întrebare, dar vom face tot posibilul.