Проектная работа по теме "Невесомость"

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы "Гимназия № 1797 "Богородская"

107258 Москва, 3-я Гражданская улица, дом 64

Тел: [phone], e-mail: [e-mail]

НЕВЕСОМОСТЬ

Проект ученика 3 «Б» класса

Егорова Эдуарда Сергеевича

2007 года рождения

Руководитель проекта

Базаркина Елена Викторовна

Город Москва

2017 год

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                 3

1. Понятие невесомости                                 4

2.Подготовка космонавтов к невесомости    5

3.Мой опыт невесомости                                                   8

Заключение             10

Библиография                  11

Введение

Состояние невесомости является вовсе не редким для человека. Но самым известным примером невесомости является невесомость в условиях космического корабля.

Невесомость - это скорее проблема для космонавтики, чем необычное явление. Во время полета в космическом корабле могут возникнуть сложности со здоровьем, а после приземления космонавтов необходимо заново учить ходить, стоять. Таким образом, очень важно знать, что такое невесомость и как она влияет на самочувствие людей, путешествующих в космическом пространстве.

Предметом данной работы является рассмотрение невесомости, как физического состояния.

При работе над данной темой была поставлена цель: исследовать состояние невесомости и способы подготовки космонавтов к ней.

Частными задачами на пути достижения указанной цели являются:

1.     Изучение невесомости.

2.     Рассмотрение условий подготовки космонавтов к невесомости.

3.     Проведение опыта с максимальным приближением к невесомости.

          Невесомость оказывает существенное влияние на человека и живые организмы. И хотя к невесомости можно приспособиться, сделать это не очень просто.

1. Понятие невесомости

Невесомость – состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой отсутствует. Иногда этот эффект называют микрогравитация.

Взаимное притяжение всех тел во вселенной было открыто Исааком Ньютоном. Это притяжение получило название гравитационного взаимодействия. Чем больше масса тела, тем больше притяжение. Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, принято называть силой тяжести. Она убывает по мере удаления от Земли и всегда направлена к центру Земли.

Также есть понятие вес тела. Это та сила, с которой неподвижные тела действуют на опору. Например, следы на снегу подтверждают действие тела на опору. Вес тела на неподвижной опоре равен силе тяжести (например, в неподвижном лифте). Если лифт поднимается, то вес увеличивается, а сила тяжести неизменна. Если лифт опускается, вес уменьшается, при неизменной силе тяжести. А если опора исчезает (например, пол лифта), то тело оказывается в свободном падении, наступает состояние невесомости.

А в космосе, взаимодействуя с Землей, объекты стремятся к свободному падению, но скорость их движения так велика (около 8км/сек), что упасть они не могут и летят по своей орбите.

Есть два вида невесомости. Потеря веса, которая возникает на большом расстоянии от небесных тел из-за ослабления притяжения, называется статической невесомостью. А состояние, в котором находится человек во время полета на орбите – динамической невесомостью. Космонавты имеют дело только с динамической невесомостью.

Динамическая невесомость возникает иногда и на Земле. Невесомы пловцы-ныряльщики, летящие в воду с вышки. Невесомылыжники во время прыжка с трамплина. Невесомы падающие парашютисты, пока они не раскрыли парашюты. Для тренировок космонавтов на 30-40 сек создают невесомость в самолёте. Для этого лётчик делает «горку». Он разгоняет самолёт вверх и выключает мотор. Самолёт начинает полёт по инерции. Сперва немного поднимается, а потом пикирует вниз. Всё это время самолёт находится в состоянии свободного падения. И всё это время в его кабине царит настоящая невесомость. При включении мотора невесомость сразу исчезает.

Таким образом, любое тело, размеры которого малы по сравнению с земным радиусом, совершающее свободное движение в поле тяготения Земли, будет, при отсутствии других внешних сил, находиться в состоянии невесомости.

2. Подготовка космонавтов к невесомости.

Вследствие значительного отличия условий невесомости от земных условий, проблема невесомости занимает важное место среди других проблем космонавтики. И поэтому космонавтов тщательно готовят к условиям невесомости.

Можно было бы космонавта загрузить в самолет, набрать высоту и провалиться вниз. Но такие тренировки, во-первых, очень дорогие, во-вторых невесомость длится всего 22-28 секунд.

Как не странно, условия, максимально приближенные к невесомости, идеально имитирует обыкновенная вода. Поэтому в 1980г в Центре подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина была построена гидролаборатория. За 30 лет ее существования космонавты провели здесь свыше 65 000 часов тренировок, а те, кто впоследствии побывал в настоящем космосе сошлись во мнении: состояние совпадает на 95%.

Гидролаборатория — это сложное гидротехническое сооружение с оборудованием, системами и механизмами. Основную часть здания гидролаборатории занимает огромный резервуар: 23 метра в диаметре, около 12 метров в глубину. Пять тысяч тонн уникальной по своему составу воды с температурой около 30 градусов.

  Внутри бассейна установлена подвижная платформа грузоподъемностью 40 тонн. На ней закреплены макеты российского сегмента Международной космической станции (МКС), космического корабля «Союз ТМА» и другого оборудования размещенного на станции.

Во время погружений космонавты используют так называемые макеты скафандров, единственным отличием которых от реальных является подключение к источнику воздуха. Поскольку работа под водой связана с определенной опасностью, космонавтов в скафандрах сопровождают аквалангисты.

Погружение под воду создает условия, очень похожие на состояние невесомости. Есть даже особый термин – «гидроневесомость». В условиях этой гидроневесомости будущие космонавты учатся работать в открытом космосе и изучают наружное устройство модулей МКС.

 Всех космонавтов обязательно наблюдают медики. И до полета и сразу после. Внутри нашего тела всё приспособлено к условиям весомости. У сердца мощная мускулатура, которая перекачивает несколько килограммов крови. И если вниз, в ноги, она ещё течёт легко, то наверх, в голову, её надо подавать с силой. Все наши внутренние органы подвешены на прочных связках. Если бы их не было, внутренности «скатились» бы вниз, сбились там в кучу.

Из-за постоянной весомости у нас выработался специальный орган, вестибулярный аппарат, расположенный в глубине головы, за ухом. Он позволяет нам чувствовать, в какой стороне от нас Земля, где находится «верх» и где «низ». Мозг человека это чувствует. И человек, даже с закрытыми глазами, сразу скажет, где низ.   

Условия жизни человека в состоянии невесомости резко отличаются и вызывают изменения ряда его жизненных функций. Так, невесомость ставит центральную нервную систему, вестибулярный аппарат, мышечно – суставной аппарат, кровеносные сосуды в необычные условия функционирования. Неблагоприятное влияние невесомости на организм человека в полете можно предупредить (мышечная тренировка, электростимуляция мышц и др.). В полете продолжительностью около 2 месяцев высокий эффект был достигнут благодаря физической тренировке космонавтов. Работа на велоэргометре в течение 1 часа в сутки с повышением пульса до 150 – 170 ударов в минуту позволил восстановить кровеносную и дыхательную системы за 5 суток.

Условия невесомости нарушают способность правильно оценивать размеры объектов и расстояния до них, что мешает космонавтам ориентироваться в окружающем пространстве и может приводить к авариям во время космических полетов.

Пройдя все этапы подготовки и оказавшись наконец в космосе, космонавты не прекращают тренироваться. Физические нагрузки в условиях невесомости гораздо важнее, чем занятия спортом на Земле, поскольку из-за отсутствия гравитации космонавты в среднем теряют за полгода около 20% массы тела, причем исчезают как мышцы, так и костная ткань.

Впервые негативный эффект длительного пребывания в невесомости почувствовали на себе А. Николаев и В. Севастьянов. Их полет в 1970 году длился всего 18 суток, однако он проходил в тесном корабле. Единственный тренажер — резиновый эспандер. После приземления Николаев потерял сознание. Периметр бедер космонавтов после полета в условиях невесомости сократился на 7,5 см, сердце по объему уменьшилось на 20%, минутный обмен крови упал в два раза. Только через неделю у экипажа хватило сил на 15-минутную прогулку. Севастьянов был моложе на 6 лет, восстановился и даже совершил через 5 лет еще один полет, а Николаев за год перенес два инфаркта и в космос больше не летал. С тех пор полуобморочное состояние после возвращения космонавтов на Землю называют эффектом Николаева.

В невесомости все люди прибавляют в росте 5–8 см из-за удлинения позвоночника. После полета он опять укорачивается. Оба процесса сопровождаются болями в спине.

Несмотря ни на что, российские медики утверждают, что необратимых изменений в организме в космосе не происходит.

3. Мой опыт невесомости.

Явление невесомости всегда вызывало у меня интерес. Изучаю тему невесомости, я решил испытать это ощущение. Мы иногда чувствуем невесомость в самолете, лифте, машине. Но эта невесомость длится несколько секунд. Поэтому я попробовал водную невесомость. Для этого необходимы базовые тренировки по дайвингу или фридайвингу. Главное условие скольжения в толще воды – это нейтральная плавучесть. Это способность тела оставаться в равновесии, не выходя из воды и не погружаясь дальше.

Также как и на поверхности, под водой тело подчинено законам физики. На тело действует две силы: сила притяжения (направлена вниз) и выталкивающая сила – Закон Архимеда (направлена вверх). Если одна сила равна другой, то тело в воде находится в состоянии «невесомости» - нейтральной плавучести.

Существует много факторов, которые влияют на нейтральную плавучесть. Это материал костюма, плотность воды, правильно подобранное количество грузов, погружение на разную глубину и т.д.

Важно не быть слишком тяжелым (отрицательная плавучесть, вас практически кладет на дно бассейна) и не быть слишком легким (положительная плавучесть, вы постоянно "боретесь" с тем, чтобы оставаться в толще воды в бассейне). Но, выполнив все условия, вы можете ощутить водную невесомость. Главное, чтобы в момент погружения рядом находился инструктор, который следит за вашим состоянием и страхует.

Я попробовал гидроневесомость в дайвинге. Это состояние очень необычное и доступное тем, кто не стал космонавтом.

Конечно, водная невесомость отличается от космической. Но это состояние очень близко и недаром часть тренировок космонавтов проходит именно под водой.

Заключение

Таким образом, состояние невесомости – это непривычное для человека условие. Человек рождается, растет и развивается под воздействием гравитации. Это влияет на формирование мышечной работы тела.

Когда человек попадает в условия невесомости наблюдается реакция организма, называемая синдромом космической адаптации. По симптомам это состояние похоже на морскую болезнь. Все эти эффекты обычно проходят после 3-6 суток полёта.

При длительном (несколько недель и более) пребывании человека в космосе отсутствие гравитации начинает вызывать в организме определённые изменения, носящие негативный характер. Человек худеет. Всё тело становится дряблым, как при долгом лежании в постели. Кости становятся хрупкими. Мышцы работают мало. А от бездействия все органы слабеют. Похоже на то, как пролежавший в постели несколько месяцев человек заново учится ходить.

Чтобы уменьшить вредное действие невесомости, учёные придумали разные средства. Медики и другие специалисты помогают космонавтам.

Но несмотря на непростые условия и негативные последствия, многие люди продолжают мечтать о состоянии невесомости.

Библиография

1.     Агаджанян Н.А., Воложин А.И., Евстафьева Е.В. Экология человека и концепция выживания. - М .: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2001. - 240 стр.

2.     Агаджанян Н.А., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. Физиология человека. – М.: Медицинская книга, 2009. - 526 с.

3.     Григорьев А. И. Экология человека. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. - 240 с.

4.     Ученые определили, чем опасна невесомость. //Газета-24. – Режим доступа: РИА Новостиhttp://24.ua/news/show/id/66415.htm

5.       http://www.razlib.ru/sport/osnovy_nyrjanija_s_zaderzhkoi_dyhanija_uchebno_metodicheskoe_posobie_po_fridaivingu/p3.php

6.       https://ru.wikipedia.org/wiki/%