Центробежная сила в невесомости

Question

Попалась тут статья об улучшении жизни космонавтов на орбите. Речь шла о возможности создания искусственной гравитации на основе центробежной силы, проще говоря центрифуги, вращающейся станции, как завещал еще дедушка Циолковский. Все круто, станция вращается космонавты ходят по полу. Но возник вопрос. А какая сила будет притягивать космонавта к поверхности? Веса то нет? Есть только масса. В статье так и было написано. Станция начнет вращаться все предметы начнут опускаться на поверхность. Если космонавт висит НАД поверхностью, которая под ним вращается КАКАЯ СИЛА будет действовать на него и заставит его на не опустится и опустившись оставаться на ней? Ведь логично предположить, что в отсутствии веса, коснувшись двигающийся поверхности, ноги человека получат импульс и он просто отлетит по вектору движения получив еще и вращение. В гугле ничего не нашел по этой теме, все опыты с центрифугами проводились на земле, про то, что на орбите проводились подобные опыты нигде не упоминалось.

Answer 1

Кажущеся противоречие. Нужно просто вспомнить, что тн центробежные силы силами - в понимании Ньютоновской механики - не являются. Они являются проявлениями факта, что любая вращающаяся система не является инерциальной.
Центр вращающейся цилиндрической опоры может находиться в состоянии равномерного прямолинейного движения (кривизной орбиты пренебрегаем) .
Космонавт на опоре, обладая инертной массой, мог бы двигаться так же равномерно-прямолинейно, однако опора нарушает это движение, отклоня космонавта от прямолинейного и равномерного движения. Опора придаёт ему ускорение.
В случае равномерного вращения цилиндрической опоры это ускорение - по кинематике - направлено к центру вращения. Из коллизии между инертностью космонавта и кинематикой системы рождается давление космонавта на опору.
Давление на опору - по определению - вес.
Пока космонавт не вступит в соприкосновение с опорой, он будет продолжать равномерное прямолинейное движение, такое же, как и центр вращающегося цилиндра.
Но после соприкосновения с опорой он обретёт вес (возможно, покувыркавшись некоторое время, покуда силы трения не вовлекут его во вращение вместе с опорой) .
Так что система работать будет.
Неудобством является тот факт, что ориентация такого волчка относительно планеты будет непрерывно меняться, совершая полный круг в 360 градусов по мере замыкания орбиты. Это будет создавать определённые трудности для стыковки челноков с Земли.

Answer 2

Центростремительная. Космонавт движется по прямой, если на него не действуют никакие силы - первый и второй законы Ньютона. Чтобы двигаться по кругу, то есть с ускорением, нужно, чтобы на него действовала сила, в данном случае сила реакции опоры стены, заворачивающей его по кругу, препятствуя движению по прямой. Как камень на резинке, который мотаешь вокруг - камень хочет двигаться по прямой, но резинка своей упругостью тянет его в сторону, заставля вращаться, тем самым создаётся виртуальная центробежная сила, обусловленная упругостью резинки. которая действует на камень, как будто его тянет от центра окружности. Гравитация тут ни коим боком.

Answer 3

Вращая стакан с водой по кругу, мы увидим смещающуюся воду по кругу силами инерции, если увеличить стакан до размеров планеты, а воду до размеров океана, процесс мы станем называть приливами отливами. В невесомости космоса у гири нет веса, но если е начать вращать вокруг своей оси у не вдоль радиуса появится сила тяжести т. е. вес. Если размер гири увеличить до размеров планеты, а вращение до частоты вращения земли, мы получим причину силы которая направлена из центра земли в космос. Вторая сила которая направлена ей навстречу это вес атмосферы, которая прижимает тела стремящиеся улететь с планеты. Разница этих сил и есть то что называют гравитация. Если в невесомости вращать гирю по кругу у самой гири появится вес, если вращать саму гирю вокруг своей оси у не появится сила веса вдоль радиуса. Думаю данный принцип ляжет в основу создания искусственной гравитации на кораблях будущего. Козырев Николай Александрович - Неизведанный мир http:/ Можешь почитать академика Козырева про его эксперименты с вращающимися гироскопами, когда от направления вращения сами гироскопы могли увеличивать вес или уменьшать его.

Answer 4

Вы совершенно правы в главном: то, что называют искусственной гравитацией с помощью вращения космического корабля вокруг своей оси, будет действовать совсем не так, как гравитация обычная, к которой мы приспособлены еще в утробе матери.
В Ваших рассуждениях есть лишь небольшая неточность. Вы пишете: коснувшись двигающийся поверхности, ноги человека получат импульс и он просто отлетит по вектору движения. Вы неправы в том, что двинуться по направлению действия вектора скорости человек (или его ноги) не сможет. Этот вектор направлен по касательной к поверхности станции, то есть, наружу. Поэтому неуправляемое тело, получив подобный импульс, начнет перемещаться не точно в сторону этого вектора и вращаться, пока на него не наедет (или оно не столкнется) со стенкой станции уже в новом месте. Таким образом после совершения нескольких подобных отскоков, имеющих затухающий характер, неуправляемое тело в конце концов успокоится на стенке неподвижно относительно этой стенки и будет прижато к ней центробежной силой.
Человек же - существо умное и обучаемое. Нет никаких сомнений в том, что покувыркавшись подобным образом разок - другой - третий, космонавт приспособится группироваться перед встречей со стенкой таким образом, чтобы зафиксироваться на ней без серии отскоков. Так, как нынче по признанию кого-то из долго пробывших на орбите (к сожалению, не запомнил, кого именно) , у них вскоре вырабатывается привычка фиксироваться в невесомости, цеплясь за разные предметы пальцами ног. Тот космонавт говорил, что после приземления еще долго замечал за собой рефлекторные движения пальцев ног в поисках удобной зацепки.