昨日上午,神州十号航天员王亚平作为我国第一位“太空教师”成功地完成了时长近一小时的太空授课。王亚平老师通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜实验和太空水球制作等五个物理实验,生动而形象地展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象,并通过视频通话与地面课堂师生进行互动交流。
这些美妙的实验反映了什么样的物理原理?天地物理特性的差别给航天飞行带来什么影响,在航天活动中有什么样的应用?清华大学航天学院副教授王兆魁对这些问题进行了解读。
实验过程:T形支架上,细绳拴着一颗小钢球。这是物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平把小球拉升到一定高度后放手,小球并没有像在地面那样往复摆动,而是悬停在了半空中。王亚平用手指轻推小球,小球开始绕着T形支架的轴心做圆周运动。
专家解读:实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动,是太空中的失重现象导致的。在地面上,一旦松手,在地球重力的作用下,小球会向下运动,而由于小球被细绳连接在支架上,它就会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用,小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同,在太空中轻轻推小球一下,小球会在细绳的牵引下做圆周运动。而在地面上,需要给小球足够大的初速度,才能使它克服地球重力的阻碍,实现圆周运动。
失重是空间与地面环境最重要的差别之一。它虽然给飞行生活带来很多有趣的体验,但也会妨碍航天员在舱内的操作 高中化学,同时对航天员的心血管系统和肌肉、骨骼系统带来不利影响。针对这个问题,航天医学专家研究出很多医学防护措施,航天员也会在航天器中通过主动锻炼来增强心血管和肌肉功能。
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