Mit jelent az, hogy az űrben súlytalanság van?

Mojjo (#11)

"Egy, a hajtőműveivel gyorsító űrhajóban nem pipa. Egy gravitációs hintamanőverrel gyorsító űrhajóban pipa."

Ezt ki tudnád fejteni? Mert az ált. relativitás elmélet szerint tudtommal épp, hogy egyforma mindkettő (az árapályhatástól eltekintve, de az épp a második esetben érvényesül). A földfelszínen is ez a helyzet, ha a légellenállástól eltekintünk.

@11: Nagyon egyszerűen megfogalmazva: a hintamanőver szimpla szabadesés. Kicsit szemléletesebben: van az űrhajónk, benne az utasai. Gondolj abba bele, hogy a hajtómű pontosan mire (ahaz milyen támadásponton) hat, és hasonlítsd össze a gravitációval. A hajtómű csak az űrhajóra hat, az űrhajót gyorsítja, a benne lévő utasok meg vígan kitapadnak az űrhajó falára. Mit csinál a gravitáció egy hintamanőver során? Mindenre hat, az űrhajóra, a bennük lévő utasokra, tárgyakra stb. Épp ezért az utasok nem kenődnek ki az űrhajó falára, hanem békésen lebegnek benne a hintamanőver közben is.

Ha az űrhajó és az utasai minden egyes atomját ugyanúgy (pontosabban tömegarányosan) gyorsítanák a hajtómű rakétái, nem érzékelnének inerciaerőt, de nem így történik, szóval érzékelnek. Gravitációs gyorsításkor viszont nem fognak inerciaerőket tapasztalni.

Mit jelent a súlytalanság? Ez egy fosztóképzős szó. Egy olyan állapotot jelent, amikor nincs súly. És mit jelent a súly? Köznapi értelemben a földnek a testedre gyakorolt vonzóerejét jelenti. Alapja az a természettörvény, hogy tömeggel rendelkező testek vonzzák egymást.

Köznapi értelemben a súly azt jelenti, hogy nyomod azt, amin állsz. A tudomány azt mondja: ha rád erő hat, gyorsulnod kell. Ez így van, mégse gyorsulsz. Miért? Mert csak a föld gravitációját vetted figyelembe. A padló ellenerejét, amit nyomsz, nem vetted figyelembe. Ha megteszed, látod: állsz a padlón egy helyben. Tehát a rád ható erők eredője nulla (és fontos: fordítva is igaz - ha a rád ható erők eredője nulla, állni fogsz, feltéve, hogy előtte is ezt tetted). Rád tehát ekkor a föld vonzóereje hat függőlegesen lefelé, és a padló visszanyomó ereje hat függőlegesen felfelé. Összegük nulla.

Mi a helyzet az űrben, ha keringsz a föld körül? Hat rád a gravitáció egyfelől, ez folyamatosan húz a föld középpontja felé. Csakhogy (az egyszerűség kedvéért) körpályán keringesz. Van egy sebességed, azaz tehetetlenséged, amivel mennél előrefelé (el a gömbölyű földtől). Az előre visz (ilyen irányú erő), a gravitáció meg folyamatosan húz le, azaz folyamatosan görbíti el az utadat, hogy keringj. Ha ez ki van egyensúlyozva, akkor e két erő eredője nulla. Tehát pontosan ugyanazt teszed, mint az űrhajó és a benne lévő egyéb tárgyak. Egymáshoz képest nem mozogtok. Ha most picit meglököd magad, akkor ez a kis erő lesz az immár három darab erő eredője. Tehát komótosan ebbe az irányba haladsz, míg a falnak nem ütközöl, onnan visszapattansz, és így tovább. Ez a lebegés az űrhajóban.

Kezdetben a földön voltál, az űrhajó elstartolt, jó nagy erő az ülésedbe préselt. Miért is? Mert az űrhajót a turbinák előre lökték (nagyobb volt az ő erejük a vonzóerőnél). Téged meg semmi se lökött, maradtál volna egy helyben. Csak az alattad lévő ülés ment volna előre. Egy darabig győzkődték egymást a gravitáció, a turbina hajtóereje, meg a te súlyod, amivel süppedtél a székbe. A hajtóerő győzött, és aszék adta tovább neked a turbina erejét, ez pedig vitt az űrhajóval együtt, azaz a sebességetek egyforma lett. Egyszer csak megszűnt a gázhajtás (alkalmas pillanatban). Rövid idő múlva a széked összenyomódásból eredő (rugalmas) ereje valamennyire visszanyomott, és beállt az az állapot, hogy te, az űrhajó, a tárgyak, mind azonos sebességgel azonos irányba mentek. Egymáshoz képest ezért nem volt eltérés, azaz nem nyomtad az ülést. Pöccintettél egyet, ez az erő odébb vitt.

Amikor kiugrasz egy nagyon magasan repülő repülőből, egy darabig a vonzóerő hatására gyorsulva zuhansz. De közben a levegő nem mozdul, te meg állandóan nyomod szét magad előtt, hogy haladhass. A levegő meg odébb megy, de te adtad neki a mozgáshoz szükséges erőt. Ami miatt rád most már kevesebb erő hat, hiszen van a gravitáció, meg a légellenállás, ami rád hat. Neked van egy felületed (jó pozícióban elég nagy), a légellenállásról meg tudjuk, hogy az ereje arányos a felülettel és a sebességgel. Vagyis ahogy zuhansz, egyre nagyobb a légellenállás, a gravitáció meg nem változik. Elérhető az az állapot, hogy a gravitáció lehúzó hatása és a légellenállás felfelé irányuló ereje egyforma lesz. e pillanattól kezdve a rád ható erők eredője nulla, tehát többé nem gyorsulsz, ugyanazzal a sebességgel zuhansz. Ez a pillanat a súlytalanság állapota. Itt mást érzel, mint az űrhajóban. Ugyanis például a kezedhez képest a levegő áll (megy széjjelfelé a kezed útjából), ezért bizony komoly erőt kell kifejteden, ha kiterjesztett karral repülsz. De súlytalan vagy, vagyis a rád ható erők összege nulla.

Tehát a súlytalanság az, ha rád ható erők összege nulla, de a gravitáció mindig van. Ezért súlytalan csak úgy tudsz lenni, ha van még egy erő. Ez az űrhajóban a tehetetlenségi erő. A földi tesztkabinokban általában az előbbi szélerő. Imitálják a zuhanásodat úgy, hogy nem te hasítod a levegőt zuhanással, hanem ők fújják rád nagy erővel. Míg lebegni nem kezdesz. Ekkor a kezed alig bírod tartani, de egy helyben maradsz. Ha ez egy dobozzal történik, amelyben te vagy, akkor a doboz nyom téged, és ezt mindig érezni fogod, de állsz (a dobozzal) mert a te testedre hat a gravitáció, ettől zuhannál, ezt ellensúlyozza a doboz fala, ami visszanyom.

Én is kérdeznék. Sok választ olvashattál. Valamelyikből megértetted? És melyekből?

Kérdező, nagyon röviden:

az űrben NINCSEN súlytalanság. Csak, ha zuhansz.

Mivel azonban ott mindig zuhansz, amikor éppen nem megy a hajtómű, ezért aztán mindig súlytalanságot érzel.

De ha zuhansz, akkor itt, a Földön is majdnem súlytalan vagy. Csak a levegő fékez, azt érzed.

"És onnantól van súlyuk is."

CSAK az ütközés alatt!

@14: Huhh, rengeteg ponton téves, amiket írsz. Csak ízelítőül:

"Hat rád a gravitáció egyfelől, ez folyamatosan húz a föld középpontja felé. Csakhogy (az egyszerűség kedvéért) körpályán keringesz. Van egy sebességed, azaz tehetetlenséged, amivel mennél előrefelé (el a gömbölyű földtől). Az előre visz (ilyen irányú erő), a gravitáció meg folyamatosan húz le, azaz folyamatosan görbíti el az utadat, hogy keringj. Ha ez ki van egyensúlyozva, akkor e két erő eredője nulla."

Komolyan, szerinted ha a rá ható erők eredője nulla, hogyan, milyen pályán mozog egy test?

"Tehát a súlytalanság az, ha rád ható erők összege nulla"

Dehogyis. Még te magad is leírtad, hogy a Földön álló emberre ható erők eredője nulla. És szerinted akkor ő súlytalan?

"de a gravitáció mindig van. Ezért súlytalan csak úgy tudsz lenni, ha van még egy erő."

Tehát ha egy vákuumkamrában leejtünk egy tollat, az szerinted nem lesz súlytalan? Mert arra speciel csak a gravitáció fog hatni. Ugyanez a kérdés igaz a szabadon zuhanó emberre:

"Elérhető az az állapot, hogy a gravitáció lehúzó hatása és a légellenállás felfelé irányuló ereje egyforma lesz. e pillanattól kezdve a rád ható erők eredője nulla, tehát többé nem gyorsulsz, ugyanazzal a sebességgel zuhansz. Ez a pillanat a súlytalanság állapota"

Ehhe, dehogyis... Ez csak megtéveszti a kérdezőt, meg mindenki mást is. Te magad sem érted az egészet, valamiért azt hiszed, hogy ha a Földhöz képest gyorsul egy test, az nem lehet súlytalan - pedig nagyon is. Mellesleg a Föld körül keringő űrhajósaink is gyorsulnak a Földhöz képest.

És ez tényleg csak ízelítő,mert csak átfutottam az írásod.

A kérdésre az általános relativitáselmélet ad pontos választ.

Súlytalanság akkor van, amikor nem érezzük azt a súlyerőt, amit itt a Földön érzünk, tehát amikor inerciarendszerben vagyunk, azaz amikor csak "gravitációs erő" hat ránk (idézőjelet azért használtam, mert az ált. rel. szerint nincs gravitációs erő, csak a téridő görbülete). A talajon állva azonban nem inerciarenderben vagyunk, mert a Föld gravitációja folytán azok szabadeséssel, tehát gyorsulva esnek lefelé, míg minket a talaj fölfelé nyom. Ezt a nyomóerőt érezzük a saját súlyunkként.

Kint az űrben egy Föld körül keringő űrhajó kabinja jó közelítéssel inerciarendszernek tekinthető, ezért minden vele együtt mozgó test, így a benne utazó űrhajósok is súlytalanságot érzékelnek.

A méret azért fontos, mert ha az űrhajó nagy volna, akkor jelentős lehetne a különböző részeire ható eltérő mértékű gravitációs erő (téridő-görbület). Ezt nevezzük árapály-erőnek. A Hold pl. már elég nagy ahhoz, hogy a Föld gravitációs terében a különböző részeire különböző nagyságú erők hassanak, ezért az egész Hold, mint "megfigyelő" nem tekinthető inerciarendszernek. De egy hasonló távolságban keringő műhold már bőven, és egy ezen "ülő" megfigyelő súlytanságot érzékel.

Összefoglalva: a csak gravitáció hatására mozgó, a gravitációs térhez képest kis kiterjedésű testek súlytalanságot éreznek. Gyorsuló mozgást makroszopikusan csak egyetlen erő, az elektromágneses erő képes kiváltani. (A másik két ismert erőhatás, a gyenge és az erős csak mikroszkopikus méretekben hat.) Ha ilyen erő nincs, akkor súlytalanság van.