您所在位置: 主页 > 浙江 > 教育资讯 > 原创推荐 >

在太空中哭眼泪会流向哪里?怎样使用受力分析解释这个问题?

原创推荐 来源:网络 编辑:小蜜蜂 2019-08-02 16:51:12 浏览:

  太空是真空的环境,因此在太空中的物体是不受重力的影响的。所以宇航员在太空中执行任务的时候,我们能够在地面看到的是水珠飘在空中,这个实验的现象非常的奇妙。那么如果在太空中哭泣的话,眼泪会不会掉下来呢?眼泪会流向何处呢?是不是真的如同“今日一滴相思泪,来年犹未到腮边”一样?我们虽然不能够真实的体验,但是利用我们学过的知识可以进行受力分析,很好的解释这个问题,一起来看看!

在太空中哭眼泪会流向哪里?怎样使用受力分析解释这个问题?

  我们都知道,力是物体运动状态发生改变的原因。太空的眼泪往哪流,其实就是看它受到什么力的作用。下面我们一起分情况讨论一下。

  1、航天器处于“平衡”状态

  这种“平衡”状态应该是太空中航天器的绝大部分时间所处的状态。这里之所以“平衡”加引号,是因为它不是真正的平衡。以现在的技术,航天器大多绕地球旋转,并不是匀速直线运动,所以不是真正的平衡。

在太空中哭眼泪会流向哪里?怎样使用受力分析解释这个问题?

  如上图所示,“平衡”状态下,航天器带动人体及流出来的眼泪,以恒定的切向速度匀速绕地球旋转。我们取眼泪为研究对象,其收到的力仅有地球对其的引力F(其他星球距离较远,引力忽略),还有一个由于旋转产生的非真实的惯性力FI。这两个力大小相等,方向相反,形式上组成一对平衡力系。这种状态下,流出来的眼泪相对于人体,不会有任何的位置变化。眼泪会在眼眶中,热泪盈眶就是说的这种状态。

  2、航天器切向加速或减速运动

  不管是加速,还是减速运动,航天器的切向都存在着一个切向的加速度。不失一般性,我们假设图示的加速度方向(向下),那么对应的产生一个向上的非真实的惯性力FIt,另一个惯性力叫FIn。

在太空中哭眼泪会流向哪里?怎样使用受力分析解释这个问题?

  尽管此时,眼泪的受力在切向多出来一个力。但是,由于人体,甚至整个航天器,都存在这样的力。因此,这个流出来的眼泪跟人体保持同步。也就是说,这种状态下,同样会产生热泪盈眶的状态。但是,如果跳出航天器这个参考系,我们地球上的人看到这个眼泪,就会发现它会沿着切向流动。

  3、航天器垂直升空或垂直降落

  如下图,无论是加速上升,还是减速下降,在这个过程中,眼泪的受力状态非常类似。其中G为重力,FI为惯性力,T为推力。

在太空中哭眼泪会流向哪里?怎样使用受力分析解释这个问题?

  与第二节类似,航天器作为一个整体,如果此过程中航天员留下了眼泪,那么此时眼泪也会在眼眶中打转。由于推力大小的不稳定,眼泪会在眼眶附近上下跳动,并且上升阶段向下、下降阶段向上运动。当然,如果航天员不怕死,把头伸出来,此时眼泪必定离开眼眶。如果是加速上升,眼泪则落向地面。如果是减速下降,眼泪则是远离地面,随后再落向地面。

  4、不管航天器如何运动,航天员头部突然动了起来

  通过上述分析,我们发现,由于航天器是一个密封的容器,那么航天器内部所有物体都保持一样的运动状态。就是说流出来的眼泪相对于人体的位置是保持不变的。所以,想要眼泪离开人体,那么就要额外的力,并且是人体作用于眼泪的力,或者是人体相对于眼泪的运动。

  只有人体作用于眼泪的力,或者人体相对于眼泪的运动,才能让眼泪离开人体。如上图所示,当头部来回晃动时,眼泪由于要保持原来的运动状态,会保持相对静止。而人体由于突然的运动,产生了相对运动,从而甩开了眼泪。

  5、总结

  这个问题看起来似乎挺简单,但是细细分析还是需要一点点时间才能说清楚的。由于航天器空间的密封性,航天器运动状态的改变,不会影响眼泪与人体的相对位置,所以眼泪始终在眼眶中,看上去楚楚可怜。这种情况下,眼泪哪都无法流走。

  当然,上述分析都是理想情况。实际上,推力并不稳定,导致加速度忽大忽小,这样眼泪就会在眼眶附近跳动。

本文内容来源于网络,由秦学团队整理编辑发布,如有侵权请联系客服删除!

热门课程

  • 杭州秦学教育|初二英语基础知识一对一辅导班

    立即报名
  • 杭州秦学教育|初二物理基础知识一对一辅导班

    立即报名
  • 高中物理选考冲刺

    立即报名