Definicja nieważkości

Pustułka · 28 Czerwca 2016

Witam Poniższe pytanie nurtuje mnie już od pewnego czasu.

Nieważkość – stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych ciśnień (nacisków) części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są pomijalne. […]

W szczególności nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji.

Źródło: Wikipedia

Czy grawitacja może wywołać nacisk wewnątrz układu?

Na poniższym rysunku symbolicznie została przedstawiona ziemia i lina która w czasie 0 jest prosta. Po upływie dowolnego czasu lina zacznie wyginać się w jej kierunku, ponieważ grawitacja planety tworzy pole centralne.

Jeżeli to zjawisko miałoby miejsce, pole grawitacyjne poprzez wywołanie oddziaływań na linie wykluczyłoby jej przebywanie w stanie nieważkości. Oznaczałoby to że grawitacja wyklucza nieważkość.

Odnośnik do rysunku http://ifotos.pl/z/sswrqpq

Wiem że model który przytoczyłam nie jest idealny ponieważ nie uwzględnia m.in. orbitowania liny, jego celem jest jedynie zobrazowanie bardzo słabych sił które oddziaływają na wszystkie obiekty znajdujące się na orbicie , niezależnie od wielkości. Efekty ich działania po prostu nie są widoczne ze względu na skalę.

Przypuszczam że moja wątpliwość może wynikać z nieprawidłowego zrozumienia nieważkości, w takim wypadku proszę o sprostowanie.

WielkiAtraktor · 28 Czerwca 2016

Nurtuje bardzo słusznie, bo jak to niestety często bywa w hasła naukowych na polskojęzycznej Wiki, brakuje istotnego stwierdzenia (które mamy w haśle w jęz. angielskim):

When the gravitational field is non-uniform, a body in free fall suffers tidal effects and is not stress-free. Near a black hole, such tidal effects can be very strong. In the case of the Earth, the effects are minor, especially on objects of relatively small dimension (such as the human body or a spacecraft) and the overall sensation of weightlessness in these cases is preserved.

Zatem dla zaistnienia nieważkości pole grawitacyjne musi być w obrębie rozpatrywanego układu jednorodne. Na twoim rysunku tak nie jest, toteż:

Czy grawitacja może wywołać nacisk wewnątrz układu?

tak się właśnie dzieje (siły pływowe).

Edytowane 28 Czerwca 2016 przez WielkiAtraktor

ekolog · 28 Czerwca 2016

W stanie nieważkości (zaistniałym wewnątrz samolotu) znaleźli się tutaj, w szczególności, wybitny fizyk S.Hawking oraz widoczne na pierwszym planie jabłko. Oddziaływanie grawitacyjne jabłka na Hawkinga oraz Hawkinga na jabłko są pomijane (bo znikome). Na tak małym obszarze siła grawitacji generowana na jednostkę masy obiektów jest praktycznie jednakowa bo wszystkie są praktycznie jednakowo BARDZO daleko od środka naszej planety (oraz od Słońca i Księżyca) . Dlatego pole grawitacyjne wewnątrz tego samolotu uważać możemy za prawie idealnie jednorodne.

Grawitacja Ziemi (i Słońca i Księżyca) nie spowodowała też ciśnienia jabłka na Hawkinga ani Hawkinga na jabłko - nie naciskają one wzajemnie na siebie.

Pozdrawiam

Edytowane 28 Czerwca 2016 przez ekolog

Behlur_Olderys · 28 Czerwca 2016

Przebywanie w stanie nieważkości to najprościej rzecz ujmując przebywanie w miejscu, gdzie wszystkie siły się znoszą.
W przypadku sił grawitacyjnych jest to możliwe tylko w dość małym otoczeniu punktu spadającego swobodnie.

Jest tak dlatego, że siła grawitacyjna po prostu (w ogólnym przypadku) zależy od położenia punktu, na który działa.

Jeśli ciało, na które działa siła jest duże (większe, niż punkt ), to znaczy że na różne jego punkty działa różna siła.

Powstająca różnica sił pomiędzy różnymi punktami ciała - to właśnie napięcia, lub jak kto woli - siły pływowe.

(***)

Można to też wyjaśnić geometrycznie korzystając z konceptów ogólnej teorii względności:

W zwykłej, płaskiej przestrzeni, jeśli dwa punkty poruszają się wspólnie (np. dwa punkty należące do tego samego ciała) to zawsze pozostaną w tej samej odległości do siebie.

Ich trajektorie będą po prostu dwiema prostymi równoległymi do siebie.

Grawitacja jest zakrzywieniem przestrzeni.

W zakrzywionej przestrzeni takie - początkowo - równoległe linie nie będą cały czas równoległe, lecz krzywizna w końcu spowoduje, że się "rozjadą".

Łatwo to sprawdzić obierając jabłko czy ziemniaka, lub przyglądając się południkom na kuli ziemskiej.

To "rozjechanie" w przypadku punktów należących do jednego ciała - to właśnie siły pływowe. Ciało będzie "rozciągane", gdyż porusza się w zakrzywionej czasoprzestrzeni.

Pustułka · 28 Czerwca 2016

Bardzo dziękuję za odpowiedzi, szczerze mówiąc nie spodziewałam się że pojawią się tak prędko po rozpoczęciu tematu, teraz wiem że zjawiska o które pytałam to siły pływowe i mikrograwitacja. Czy w takim razie istniałaby możliwość uwzględnienia w polskiej wersji definicji zdania takiego jak to "Nieważkość nie jest wykluczana przez wystąpienie mikrograwitacji"? Czy zdanie to można uznać za poprawne?

Behlur_Olderys · 28 Czerwca 2016

Nie można tego zdania uznać za prawdziwe.

W angielskiej wikipedii łatwo znaleźć stwierdzenie, że te dwa pojęcia sa właściwie w dużej mierze synonimami.

Moim zdaniem niepotrzebne jest szukanie między nimi pojęciowej różnicy.

Mikrograwitacja to po prostu realistyczna nazwa, zamiast mówić że grawitacji w ogóle nie ma mówimy, że jest zredukowana do pomijalnych (mikro) wartości.

Nieważkość to stan podczas idealnego spadku swobodnego punktu materialnego, lub braku siły grawitacyjnej w ogóle.

Mikrograwitacja to realistyczna sytuacja możliwa do doświadczenia, ze względu na fakt, iż człowiek nie jest punktem, i że zawsze czujemy grawitację jeśli nie od Ziemi to od Słońca, Księżyca, i galaktyk.

W związku z tym zaproponowane zdanie miałoby tyle sensu co:
"Pustość butelki nie jest wykluczana przez obecność kilku kropelek wody w środku"

szuu · 28 Czerwca 2016

tymczasem w wikipedii definicja nieważkości dostosowała się do wysuniętych tu zastrzeżeń

Behlur_Olderys · 28 Czerwca 2016

szuu, co konkretnie masz na myśli?
EDITED:
aha, ok, już widzę

Edytowane 28 Czerwca 2016 przez Behlur_Olderys

JaLe · 28 Czerwca 2016

W stanie nieważkości (zaistniałym wewnątrz samolotu) znaleźli się tutaj, w szczególności, wybitny fizyk S.Hawking oraz widoczne na pierwszym planie jabłko. Oddziaływanie grawitacyjne jabłka na Hawkinga oraz Hawkinga na jabłko są pomijane (bo znikome). Na tak małym obszarze siła grawitacji generowana na jednostkę masy obiektów jest praktycznie jednakowa bo wszystkie są praktycznie jednakowo BARDZO daleko od środka naszej planety (oraz od Słońca i Księżyca) . Dlatego pole grawitacyjne wewnątrz tego samolotu uważać możemy za prawie idealnie jednorodne.

Grawitacja Ziemi (i Słońca i Księżyca) nie spowodowała też ciśnienia jabłka na Hawkinga ani Hawkinga na jabłko - nie naciskają one wzajemnie na siebie.

Pozdrawiam

Należałoby dodać, że są pod wpływem mikrograwitacji, a nie nieważkości.

WielkiAtraktor · 28 Czerwca 2016

szuu, co konkretnie masz na myśli?

Jak widać w historii edycji hasła, jakiś uczynny wikipedysta skorygował

szuu · 28 Czerwca 2016

bo jak to niestety często bywa w hasła naukowych na polskojęzycznej Wiki, brakuje istotnego stwierdzenia (które mamy w haśle w jęz. angielskim):

[...]

Zatem dla zaistnienia nieważkości pole grawitacyjne musi być w obrębie rozpatrywanego układu jednorodne.

tymczasem w wikipedii definicja nieważkości dostosowała się do wysuniętych tu zastrzeżeń

szuu, co konkretnie masz na myśli?

Pustułka · 28 Czerwca 2016

Bardzo dziękuję uczynnemu wikipedyście myślę że obecną definicję można uznać za prawidłową. Jeżeli chodzi i mikrograwitację i nieważkość uważam że różnica między nimi jest taka: o ile mikrograwitacja występuje w (ogólnie pojętym) pobliżu obiektów o tyle nieważkość(całkowita) dotyczyłaby miejsca w którym grawitacja nie występuje, chociaż nie wiem czy w całym wszechświecie takowe się znajduje.

Edytowane 28 Czerwca 2016 przez Pustułka

Behlur_Olderys · 28 Czerwca 2016

Jedna uwaga:

Moim zdaniem różnica między nieważkością (idealną) a mikrograwitacją, o ile jakakolwiek jest (bo przecież to właściwie synonimy) jest jedynie ilościowa.

W nieważkości mówimy, że siła = dokładnie 0, a w mikrograwitacji że siła jest zaniedbywalnie mała. Nie zmienia to faktu, iż jedno i drugie opisuje zarówno stan pozbawiony źródeł grawitacji jak i układ spadający swobodnie. Mówi o tym zasada równoważności. Obydwie sytuacje opisują w lepszym lub gorszym przybliżeniu warunki na stacji kosmicznej.

Jakościowa różnica istnieje jedynie pomiędzy globalnie płaską przestrzenią, a wewnętrznie zakrzywioną przestrzenią z układem, w którym lokalnie znikają siły (układ swobodnie spadający).

W pierwszym wypadku siły zerują się obojętnie od układu odniesienia, a w drugim - jedynie w szczególnym wypadku swobodnego spadku.

Różnicę tę można odkryć jedynie badając siły pływowe - gradient pola. W przypadku nie tylko braku pola grawitacyjnego, ale nawet braku jego gradientu (czyli pole jednorodne) nie jesteśmy w stanie odróżnić w żaden sposób czy jesteśmy w pobliżu źródła grawitacji czy w płaskiej, pustej przestrzeni. Przynajmniej dopóki nie zaczną działać inne siły czy oczywiste ograniczenia które bardziej namacalnie dadzą nam poznać, że np. właśnie spadliśmy na źródło grawitacji

JaLe · 28 Czerwca 2016

Jedna uwaga:

Moim zdaniem różnica między nieważkością (idealną) a mikrograwitacją, o ile jakakolwiek jest (bo przecież to właściwie synonimy) jest jedynie ilościowa.

W nieważkości mówimy, że siła = dokładnie 0, a w mikrograwitacji że siła jest zaniedbywalnie mała. Nie zmienia to faktu, iż jedno i drugie opisuje zarówno stan pozbawiony źródeł grawitacji jak i układ spadający swobodnie. Mówi o tym zasada równoważności. Obydwie sytuacje opisują w lepszym lub gorszym przybliżeniu warunki na stacji kosmicznej.

Jakościowa różnica istnieje jedynie pomiędzy globalnie płaską przestrzenią, a wewnętrznie zakrzywioną przestrzenią z układem, w którym lokalnie znikają siły (układ swobodnie spadający).

W pierwszym wypadku siły zerują się obojętnie od układu odniesienia, a w drugim - jedynie w szczególnym wypadku swobodnego spadku.

Różnicę tę można odkryć jedynie badając siły pływowe - gradient pola. W przypadku nie tylko braku pola grawitacyjnego, ale nawet braku jego gradientu (czyli pole jednorodne) nie jesteśmy w stanie odróżnić w żaden sposób czy jesteśmy w pobliżu źródła grawitacji czy w płaskiej, pustej przestrzeni. Przynajmniej dopóki nie zaczną działać inne siły czy oczywiste ograniczenia które bardziej namacalnie dadzą nam poznać, że np. właśnie spadliśmy na źródło grawitacji

Właśnie przykład ze stacją jest idealny dla zobrazowania mikrograwitacji Dzięki niej przecież stacja krąży po orbicie.

Behlur_Olderys · 28 Czerwca 2016

Właśnie przykład ze stacją jest idealny dla zobrazowania mikrograwitacji Dzięki niej przecież stacja krąży po orbicie.

Stacja krąży po orbicie ze względu na mikrograwitację? Nie zgadzam się. Co miałeś na myśli?

JaLe · 29 Czerwca 2016

Stacja krąży po orbicie ze względu na mikrograwitację? Nie zgadzam się. Co miałeś na myśli?

Witam Poniższe pytanie nurtuje mnie już od pewnego czasu.

Nieważkość – stan, w którym działające na układ ciał siły zewnętrzne nie wywołują wzajemnych ciśnień (nacisków) części układu na siebie, a wewnętrzne oddziaływania grawitacyjne są pomijalne. […]

W szczególności nieważkość występuje, gdy na ciało działa tylko siła grawitacji.

Źródło: Wikipedia

Czy grawitacja może wywołać nacisk wewnątrz układu?

Na poniższym rysunku symbolicznie została przedstawiona ziemia i lina która w czasie 0 jest prosta. Po upływie dowolnego czasu lina zacznie wyginać się w jej kierunku, ponieważ grawitacja planety tworzy pole centralne.

Jeżeli to zjawisko miałoby miejsce, pole grawitacyjne poprzez wywołanie oddziaływań na linie wykluczyłoby jej przebywanie w stanie nieważkości. Oznaczałoby to że grawitacja wyklucza nieważkość.

Odnośnik do rysunku http://ifotos.pl/z/sswrqpq

Wiem że model który przytoczyłam nie jest idealny ponieważ nie uwzględnia m.in. orbitowania liny, jego celem jest jedynie zobrazowanie bardzo słabych sił które oddziaływają na wszystkie obiekty znajdujące się na orbicie , niezależnie od wielkości. Efekty ich działania po prostu nie są widoczne ze względu na skalę.

Przypuszczam że moja wątpliwość może wynikać z nieprawidłowego zrozumienia nieważkości, w takim wypadku proszę o sprostowanie.

Behlur_Olderys · 29 Czerwca 2016

Przepraszam, JaLe, ale jestem bardzo słaby w czytaniu w myślach / między wierszami / domyślaniu się. Być może to upośledzenie, nie wiem, ale żonie sprzedaję taką wersję
Chyba że coś dopisałeś, ale ja tylko widzę mój post i chyba pierwszy z tematu. Nie mam pojęcia, jak to się łączy ze sobą?

Przepraszam za być może napastliwy ton czy też upierdliwość, ale lubię ścisłość, a ścisłość wymaga posługiwania się pojęciami przez wszystkich rozumianymi dokładnie tak samo. A mam wrażenie, że każdy rozumie nieważkość / mikrograwitację w inny sposób, czego nie ułatwia wysługiwanie się wikipedią.

JaLe · 29 Czerwca 2016

Stacja krąży po orbicie ze względu na mikrograwitację? Nie zgadzam się. Co miałeś na myśli?

Tak właśnie uważam. Zaraz poszukam linka do odpowiedniego filmiku, który wyjaśni co mam na myśli

Odnosząc się do tego co po jest w "moim" pustym poście z godziny 11:49 - to nie wiem skąd się wziął. Byłem w pracy bez możliwości skorzystania z komputera. Podejrzewałbym, że może coś mi się wcisnęło w komórce, ale nie jest podpisany, że wysłano z komórki. Tak, że faktycznie coś dziwnego i niespotykanego się stało

JaLe · 29 Czerwca 2016

Przepraszam, JaLe, ale jestem bardzo słaby w czytaniu w myślach / między wierszami / domyślaniu się. Być może to upośledzenie, nie wiem, ale żonie sprzedaję taką wersję

Chyba że coś dopisałeś, ale ja tylko widzę mój post i chyba pierwszy z tematu. Nie mam pojęcia, jak to się łączy ze sobą?

Przepraszam za być może napastliwy ton czy też upierdliwość, ale lubię ścisłość, a ścisłość wymaga posługiwania się pojęciami przez wszystkich rozumianymi dokładnie tak samo. A mam wrażenie, że każdy rozumie nieważkość / mikrograwitację w inny sposób, czego nie ułatwia wysługiwanie się wikipedią.

Nie będę tłumaczył jak z ta mikrograwitacją jest, bo zrobiono już bardzo dobrze

Miłego oglądania

Mam nadzieję, że pomogłem. Tak, że nie mówmy o nieważkości tylko mikrograwitacji

WielkiAtraktor · 29 Czerwca 2016

Właśnie przykład ze stacją jest idealny dla zobrazowania mikrograwitacji Dzięki niej przecież stacja krąży po orbicie.

Ja też się doczepię W filmikach nie pada (i słusznie) stwierdzenie, że „stacja krąży po orbicie dzięki mikrograwitacji”. Jest tylko mowa o tym, że dzięki niej przedmioty na stacji swobodnie się względem niej unoszą (o czym już wspominaliśmy). Samo krążenie po orbicie odbywa się zdecydowanie dzięki tej porządnej, bardzo silnej grawitacji Ziemi.

ekolog · 29 Czerwca 2016

(wiki)
Mikrograwitacja – zjawisko opisywane jako stan przestrzeni, w której panuje znikomo małe przyspieszenie grawitacyjne pochodzące ze źródeł zewnętrznych – nie wchodzących w skład danego układu w przestrzeni.

Ta definicja jest kiepska. Normalniej napisana brzmiałaby tak:

Mikrograwitacja - zjawisko obserwowane w wybranym układzie odniesienia polegajace na braku występowania przyspieszenia grawitacyjnego jego obiektów względem tego układu (obserwowana zerowa waga ciał).

Obserwuje się jedynie znikomą grawitację wywieraną wzajemnie przez zazwyczaj mało masywne obiekty przynależne do układu.

Takim układem może być swobodnie spadajaca winda, stacja kosmiczna ISS, wnętrze samolotu lecącego po paraboli, astronauta który wypadł z rakiety.

Pozdrawiam
p.s.
W praktyce jest to stan przynajmniej chwilowej nieważkości - IMHO!

Edytowane 29 Czerwca 2016 przez ekolog

JaLe · 29 Czerwca 2016

Dla mnie póki co większym autorytetem od ekologa i Wielkiego Atraktora w dziedzinie mikrograwitacji pozostaje dr Marcin Stolarski

Mikrograwitacja rządzi !

JaLe · 29 Czerwca 2016

(wiki)

Mikrograwitacja – zjawisko opisywane jako stan przestrzeni, w której panuje znikomo małe przyspieszenie grawitacyjne pochodzące ze źródeł zewnętrznych – nie wchodzących w skład danego układu w przestrzeni.

Ta definicja jest kiepska. Normalniej napisana brzmiałaby tak:

Mikrograwitacja - zjawisko obserwowane w wybranym układzie odniesienia polegajace na braku występowania przyspieszenia grawitacyjnego jego obiektów względem tego układu (obserwowana zerowa waga ciał).

Obserwuje się jedynie znikomą grawitację wywieraną wzajemnie przez zazwyczaj mało masywne obiekty przynależne do układu.

Takim układem może być swobodnie spadajaca winda, stacja kosmiczna ISS, wnętrze samolotu lecącego po paraboli, astronauta który wypadł z rakiety.

Pozdrawiam

p.s.

W praktyce jest to stan przynajmniej chwilowej nieważkości - IMHO!

Teraz postaram się odpisać w stylu a'la ekolog czyli zaleje słowotokiem a tego strasznie nie lubię, bo niczemu to nie służy. Na pewni nie nauce

Ten wybrany (inercyjny), układ odniesienia w którym polegajace na braku występowania przyspieszenia grawitacyjnego jego obiektów względem tego układu - to zdanie jest totalną nieistniejącą bzdurą.

Za wyjątkiem punktów libracyjnych. W innych miejscach takiego układu będzie zawsze występować mikrograwitacja, to że Ktoś dla wygody pewnych obliczeń czy też z myślowego lenistwa chce pominąć to już pewnie sprawa na dyskusje z innej dziedziny wiedzy. Ale przecież stacja kosmiczna nie znajduje się z żadnym z takich punktów.

Za przykładem wrzucę link do tej waszej ulubionej wiki https://pl.wikipedia.org/wiki/Punkt_libracyjny

Co prawda uważam, że są inne lepsze miejsca do zdobywania wiedzy - jak chociażby uczelnie, ale skoro tu wiki rządzi

Nie, jednak chyba nie potrafię tak długo tokować jak ekolog

Pozdrawiam, chyba nie wiem czy po podaniu argumentów w postaci wystąpienia dr Stolarskiego chce mi się jeszcze dyskutować .

szuu · 29 Czerwca 2016

analogicznie możnaby twierdzić że teleskop daje dobre obrazy dzięki temu że ma trochę brudne lustro.

nie ma idealnie czystego teleskopu i nie ma idealnego braku grawitacji.

dlatego kosmonauci na pokładzie ISS robią fikołki w mikrograwitacji a nasze teleskopy są zawsze conajmniej mikrobrudne.

jednak nie powiemy że brud jest warunkiem dobrego działania teleskopu, teleskop działa pomimo (mikro)brudu a nieważkość obserwujemy pomimo występowania bardzo niewielkich mikro oddziaływań grawitatacyjnych (których w idealnym przypadku powinno nie być ale niestety zawsze są, tak jak brud)

jak dla mnie nie jest to sprzeczne z tym co powiedział pan Stolarski, wystarczy popatrzeć na problem z innej strony.

ekolog · 29 Czerwca 2016

@Szuu

No tak. Szukając skąd ludziom przyszedł do głowy pomysł na tę nazwę (mikrograwitacja) można też dodać:

lub przyspieszenie grawitacyjne wzgledem tego układu jest znikome.

ISS jest spowalniane przez zbierane cząstki szczątkowej atmosfery i astronauci być może mikroskopijne "ważą" w tę stronę gdzie ona leci !

Czyli:

Mikrograwitacja - zjawisko obserwowane w wybranym układzie odniesienia polegajace na braku występowania przyspieszenia grawitacyjnego jego obiektów względem tego układu lub przyspieszenie grawitacyjne wzgledem tego układu jest znikome (obserwowana prawie zerowa waga ciał).

Pozdrawiam

p.s.

Jeśli autorzy polskiej wiki zechcą podmienić definicję na tę moją to proszą bardzo - darowuję ku chwale ojczyzny.

Edytowane 29 Czerwca 2016 przez ekolog