يقل وزن الإنسان عند الصعود في الهواء وذلك لأن تسارع الجاذبية سوف يوزان تسارع الطائرة إلى الأعلى، ولكن لن تكون في وضع السقوط الحر في وقت هبوط الطائرة ناحية الأرض، لذلك سوف يبقى وزنك مثل ما هو في أثناء هبوط الطائرة ناحية الأرض، وسوف يكون اختلاف الارتفاع طفيفاً
شرح أسباب انخفاض الوزن عند ركوب الطائرة
الوزن هو الطريقة التي عادة ما تصف بها ما تخبرنا به المقاييس ، لكن وزننا هو في الواقع شيء مختلف.
تقول الدكتورة نيكول بيل من جامعة ملبورن: “عندما تقف على الميزان ويخبرك بأنك تزن 50 كيلوجراماً ، فهذا ليس وزنك. إنه في الواقع كتلتك”.
“في الكلام اليومي ، يتم استخدام الوزن والكتلة بالتبادل ، ولكن الوزن هو الرقم الذي تم التوصل إليه عن طريق ضرب الكتلة بتسارع الجاذبية”.
يستخدم الفيزيائيون قانون نيوتن الثاني (F = ma) لوصف القوى المؤثرة على جسم يتحرك عبر الفضاء ، حيث تساوي القوة احيانا أوقات الكتلة.
يقول بيل: “في حالة الوزن ، يمكننا وصف القوة بأنها W = mg”. “هذا هو الوزن يساوي أوقات الكتلة الجاذبية .
لا يقاس الوزن بالكيلوغرام ، ولكن بالنيوتن.
“على سبيل المثال ، تأثير الجاذبية لكل من يقف على الأرض 9.8 متر في الثانية مربعة. إذا كانت كتلتي 50 كيلوجرام وكنت أقف على سطح الأرض ، فأضربها في 9.8 ووزني 490 نيوتن” .
الوزن والسفر بعيدا عن الأرض
أثناء سفرك بعيدًا عن سطح الأرض ، تظل كتلتك كما هي ولكن وزنك يقل كلما انخفض الجاذبية.
على سبيل المثال ، لا يزال لرائد الفضاء الذي يدور حول الأرض ويطفو بدون وزن في المقصورة نفس الكتلة. إذا كان من الممكن وضعها على جداول في هذه الحالة ، فسيكون عدد الكيلوغرامات هو نفس عدد الكيلوجرامات الموجودة على الأرض. لكن وزنهم في نيوتن قد انخفض.
يوضح بيل: “عندما تقف على الأرض ، فإنك تشعر بالوزن لأنك تدفعك للأرض مقابل قدميك”.
“إن تجربة الوزن هي من خلال القوة المضادة للأرض التي تضغط عليك بينما تضغط على الأرض ، لأن الجاذبية تسحبك إلى أسفل. إذا كنت في سفينة فضاء لا تشعر بالوزن لأنك لا “لديك الأرض ترفع ضدك”.
سوف يتغير سحب الجاذبية أيضًا بمهارة وأنت تتحرك حول سطح الأرض ، متفاوتًا مع خطوط الطول والعرض المحلي ، لأن الأرض ليست كرة مثالية. ولكن بشكل عام ، فإن الجاذبية ، وبالتالي الوزن ، أقل على الجبل من مستوى سطح البحر ، كما يقول بيل.
الوزن في وسط الأرض
لذا ، ماذا سيحدث لسحب الجاذبية إذا سافرت تحت سطح الأرض نحو الوسط؟ هل سيزيد وزنك في نيوتن ، إلى جانب الإحساس بالثقل؟
لا ، عكس ذلك تماما ، كما يقول بيل. بينما تنزل أسفل سطح الأرض ، في عمود المنجم على سبيل المثال ، تقل قوة الجاذبية. يستمر انخفاض الوزن وسحب الجاذبية كلما اقتربت من مركز الأرض.
“تخيل أنك تقف على سلسلة من الكرات تصبح أصغر وأصغر وأصغر. مع كل واحدة تنطبق قوة الجاذبية أقل” ، كما تقول.
“إذا كنت في الوسط ، إذا كان ذلك ممكنًا ، وكنت قد أحاطت بك الأرض ، فسيتم سحبك بالتساوي في جميع الاتجاهات والتأثير الصافي هو أنها تلغي. ليس هناك شد للجاذبية و ستكون انعدام الوزن “. لكن كتلتك لا تتغير أبدًا.
الرحلة هي ظاهرة لطالما كانت جزءًا من العالم الطبيعي. لا تطير الطيور فقط عن طريق التصفيق بأجنحتها ، ولكن عن طريق الطيران مع أجنحتها الممدودة لمسافات طويلة. يمكن للدخان ، الذي يتكون من جزيئات صغيرة ، أن يرتفع آلاف الأقدام في الهواء. كلا النوعين من الرحلات الجوية ممكنان بسبب مبادئ العلوم الفيزيائية. وبالمثل ، تعتمد الطائرات من صنع الإنسان على هذه المبادئ للتغلب على قوة الجاذبية وتحقيق الرحلة.
تعمل الطائرات الأخف من الهواء ، مثل منطاد الهواء الساخن ، على مبدأ الطفو. أنها تطفو على الهواء مثل الكثير من الطوافات تطفو على الماء. كثافة الطوافة أقل من كثافة الماء ، لذلك تطفو. على الرغم من أن كثافة الماء ثابتة ، فإن كثافة الهواء تتناقص مع الارتفاع. تكون كثافة الهواء الساخن داخل البالون أقل من كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر ، وبالتالي يرتفع البالون. سوف يستمر في الارتفاع حتى الهواء خارج البالون بنفس كثافة الهواء الموجود في الداخل. ترتفع جزيئات الدخان على عمود من الهواء الساخن يتولد عن الحريق. عندما يبرد الهواء ، تعود الجزيئات إلى الأرض.
يتم إجراء رحلة أثقل من الهواء بفضل توازن دقيق بين أربعة قوى جسدية: الرفع والسحب والوزن والدفع. بالنسبة للطيران ، يجب أن يرفع رافعة الطائرة وزنها ، ويجب أن تتجاوز قوة دفعها. تستخدم الطائرة أجنحتها للرفع ومحركاتها للتوجه. يتم تقليل السحب من خلال الشكل السلس للطائرة ويتم التحكم في وزنه بواسطة المواد التي تم تصنيعها منها.
شرح أسباب انخفاض الوزن عند ركوب الطائرة
الوزن هو الطريقة التي عادة ما تصف بها ما تخبرنا به المقاييس ، لكن وزننا هو في الواقع شيء مختلف.
تقول الدكتورة نيكول بيل من جامعة ملبورن: “عندما تقف على الميزان ويخبرك بأنك تزن 50 كيلوجراماً ، فهذا ليس وزنك. إنه في الواقع كتلتك”.
“في الكلام اليومي ، يتم استخدام الوزن والكتلة بالتبادل ، ولكن الوزن هو الرقم الذي تم التوصل إليه عن طريق ضرب الكتلة بتسارع الجاذبية”.
يستخدم الفيزيائيون قانون نيوتن الثاني (F = ma) لوصف القوى المؤثرة على جسم يتحرك عبر الفضاء ، حيث تساوي القوة احيانا أوقات الكتلة.
يقول بيل: “في حالة الوزن ، يمكننا وصف القوة بأنها W = mg”. “هذا هو الوزن يساوي أوقات الكتلة الجاذبية .
لا يقاس الوزن بالكيلوغرام ، ولكن بالنيوتن.
“على سبيل المثال ، تأثير الجاذبية لكل من يقف على الأرض 9.8 متر في الثانية مربعة. إذا كانت كتلتي 50 كيلوجرام وكنت أقف على سطح الأرض ، فأضربها في 9.8 ووزني 490 نيوتن” .
الوزن والسفر بعيدا عن الأرض
أثناء سفرك بعيدًا عن سطح الأرض ، تظل كتلتك كما هي ولكن وزنك يقل كلما انخفض الجاذبية.
على سبيل المثال ، لا يزال لرائد الفضاء الذي يدور حول الأرض ويطفو بدون وزن في المقصورة نفس الكتلة. إذا كان من الممكن وضعها على جداول في هذه الحالة ، فسيكون عدد الكيلوغرامات هو نفس عدد الكيلوجرامات الموجودة على الأرض. لكن وزنهم في نيوتن قد انخفض.
يوضح بيل: “عندما تقف على الأرض ، فإنك تشعر بالوزن لأنك تدفعك للأرض مقابل قدميك”.
“إن تجربة الوزن هي من خلال القوة المضادة للأرض التي تضغط عليك بينما تضغط على الأرض ، لأن الجاذبية تسحبك إلى أسفل. إذا كنت في سفينة فضاء لا تشعر بالوزن لأنك لا “لديك الأرض ترفع ضدك”.
سوف يتغير سحب الجاذبية أيضًا بمهارة وأنت تتحرك حول سطح الأرض ، متفاوتًا مع خطوط الطول والعرض المحلي ، لأن الأرض ليست كرة مثالية. ولكن بشكل عام ، فإن الجاذبية ، وبالتالي الوزن ، أقل على الجبل من مستوى سطح البحر ، كما يقول بيل.
الوزن في وسط الأرض
لذا ، ماذا سيحدث لسحب الجاذبية إذا سافرت تحت سطح الأرض نحو الوسط؟ هل سيزيد وزنك في نيوتن ، إلى جانب الإحساس بالثقل؟
لا ، عكس ذلك تماما ، كما يقول بيل. بينما تنزل أسفل سطح الأرض ، في عمود المنجم على سبيل المثال ، تقل قوة الجاذبية. يستمر انخفاض الوزن وسحب الجاذبية كلما اقتربت من مركز الأرض.
“تخيل أنك تقف على سلسلة من الكرات تصبح أصغر وأصغر وأصغر. مع كل واحدة تنطبق قوة الجاذبية أقل” ، كما تقول.
“إذا كنت في الوسط ، إذا كان ذلك ممكنًا ، وكنت قد أحاطت بك الأرض ، فسيتم سحبك بالتساوي في جميع الاتجاهات والتأثير الصافي هو أنها تلغي. ليس هناك شد للجاذبية و ستكون انعدام الوزن “. لكن كتلتك لا تتغير أبدًا.
الرحلة هي ظاهرة لطالما كانت جزءًا من العالم الطبيعي. لا تطير الطيور فقط عن طريق التصفيق بأجنحتها ، ولكن عن طريق الطيران مع أجنحتها الممدودة لمسافات طويلة. يمكن للدخان ، الذي يتكون من جزيئات صغيرة ، أن يرتفع آلاف الأقدام في الهواء. كلا النوعين من الرحلات الجوية ممكنان بسبب مبادئ العلوم الفيزيائية. وبالمثل ، تعتمد الطائرات من صنع الإنسان على هذه المبادئ للتغلب على قوة الجاذبية وتحقيق الرحلة.
تعمل الطائرات الأخف من الهواء ، مثل منطاد الهواء الساخن ، على مبدأ الطفو. أنها تطفو على الهواء مثل الكثير من الطوافات تطفو على الماء. كثافة الطوافة أقل من كثافة الماء ، لذلك تطفو. على الرغم من أن كثافة الماء ثابتة ، فإن كثافة الهواء تتناقص مع الارتفاع. تكون كثافة الهواء الساخن داخل البالون أقل من كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر ، وبالتالي يرتفع البالون. سوف يستمر في الارتفاع حتى الهواء خارج البالون بنفس كثافة الهواء الموجود في الداخل. ترتفع جزيئات الدخان على عمود من الهواء الساخن يتولد عن الحريق. عندما يبرد الهواء ، تعود الجزيئات إلى الأرض.
يتم إجراء رحلة أثقل من الهواء بفضل توازن دقيق بين أربعة قوى جسدية: الرفع والسحب والوزن والدفع. بالنسبة للطيران ، يجب أن يرفع رافعة الطائرة وزنها ، ويجب أن تتجاوز قوة دفعها. تستخدم الطائرة أجنحتها للرفع ومحركاتها للتوجه. يتم تقليل السحب من خلال الشكل السلس للطائرة ويتم التحكم في وزنه بواسطة المواد التي تم تصنيعها منها.
