Главная > Разное > Механика космического полета в элементарном изложении
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 3. Перегрузка

Как мы видели выше, характерной чертой пассивного полета под действием одних лишь гравитационных сил является состояние невесомости, господствующее на борту космического корабля. Предположим теперь, что пассивный полет внезапно прерван включением бортового ракетного двигателя. Состояние невесомости принтом исчезнет, так как появится внешняя поверхностная сила — сила тяги. Как было выявлено выше (§ 3 гл. 2), при пассивном полете в безвоздушном пространствегравитационные силы никак себя не проявляют в относительномперемещении предметов на борту космического корабля и не вызывают вних никаких напряжений. Теперь, после включения двигателя, гравитационные силы, естественно, остаются по-прежнему? неощутимыми и проявляется лишь сила тяги. Как она проявляется?

С точки зрения неподвижного наблюдателя, находящегося вне корабля, сила тяги заставляет корабль ускорить свое движение. Если в кабине корабля находится незакрепленный предмет (например, карандаш, который космонавт выпустил из пальцев), то этот предмет, не получая ускорения, начнет отставать от корабля (это увидел бы неподвижный наблюдатель, скажем, через прозрачную стенку кабины). Космонавт же, находящийся в кабине, воспримет это отставание как падение предметав сторону, противоположную направлению силы тяги (в сторону истечения газов из сопла). В этой же стороне космонавт ощутит опору (у кабины появится пол), в эту же сторону будет направлен отвес, указывающий кажущуюся вертикаль, свободная поверхность жидкости в сосуде окажется перпендикулярной к направлению отвеса. На борту корабля появятся все обычные проявления тяжести. Необычно только название этой тяжести — перегрузка, носящее во многих случаях совершенно условный характер.

В обычных, земных, условиях характеристикой силы тяжести является ускорение свободного падения тел На борту космического корабля характеристикой перегрузки будет также ускорение свободного падения, равное по величине, очевидно, реактивному ускорению (по направлению противоположное ему). Отношение этой величины к величине называется коэффициентом перегрузки, или просто перегрузкой. Во многих случаях этот коэффициент меньше единицы (это скорее «недогрузка», чем «перегрузка»), в частности, при полетах с малой тягой коэффициент перегрузки будет порядка

На участке разгона ракеты-носителя (рис. 21) перегрузка вполне определяется равнодействующей негравитационных сил — силы тяги и силы аэродинамического сопротивления (рис. 21, б). В общем случае последняя сила состоит из силы лобового сопротивления, направленной противоположно скорости, и перпендикулярной к ней подъемной силы (рис. 21, а). Указанная равнодействующая создает негравитационное ускорение, определяющее перегрузку (рис. 21, в).

Рис. 21. Перегрузка на участке разгона ракеты.

Коэффициент перегрузки на участке разгона составляет несколько единиц. На рис. 21, б показана равнодействующая всех сил, действующих на ракету-носитель; эта сила определяет полное ускорение (рис. 21, в), характеризующее движение ракеты, но не проявляющееся в полной мере на явлениях в кабине корабля. Все явления в кабине при разгоне определяются величиной именно не "гравитационного ускорения. Поэтому негравитационное ускорение иногда называют ощутимым или кажущимся.

Это ускорение может быть измерено специальными приборами — акселерометрами. Простейший акселерометр представляет собой, по существу, динамометр, градуированный в единицах ускорения.

В заключение заметим, что «обычное» ощущение силы тяжести, весомости (в земных условиях) имеет ту же природу, что и перегрузка в космическом полете. Как это ни может показаться парадоксальным, весомость любого предмета в обычных условиях также определяется полностью величиной внешней поверхностной силы — силы реакции опоры (предмет сжат) или подвеса (предмет растянут). Тот факт, что сила реакции «пассивна», а сила тяги ракеты «активна», совершенно несуществен. Натяжение троса, на котором неподвижно висит кабина лифта, из пассивного может стать активным, когда лифт начнет подниматься, но во всех случаях ускорение падения предметов, наблюдаемое внутри кабины, полностью определяется внешней поверхностной силой — натяжением троса — и равно по величине сообщаемому этим натяжением ускорению (т. е. равно этой силе, деленной на массу лифта). В частности, это верно и в случае, когда лифт неподвижен (коэффициент перегрузки равен единице). Нет разницы между действиями натяжения троса и силы тяги ракетного двигателя, а сила притяжения лифта к Земле никакой роли в наших рассуждениях не играла.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление