Pitanje:
Kako važete stvari u mikro gravitacijskom okruženju?
James Jenkins
2013-08-01 15:47:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Očito vaga ravnoteže neće dodati vrijednost zadatku u slobodnom padu. Težina u svemiru preciznije se opisuje kao masa, ali potreba za njezinim definiranjem i dalje postoji. Bez obzira radite li znanstvene eksperimente, miješate li sastojke ili izračunavate masu prema vrijednostima potiska za delta-v, morate znati masu ili težinu stvari.

Pa kako shvatiti masu objekta, ako ne možete koristiti vagu?

Ne vagate stvari kao takve, jer su stvari bestežinske, ali kao što ste ispravno rekli, imaju masu koja ne zahtijeva gravitaciju da bi imala vrijednost
"Težina u svemiru preciznije se opisuje kao masa, ali potreba za njezinim definiranjem i dalje postoji." . . . što? _Težina je sila koju masa stvara u gravitacijskom polju_. Ako _nemate_ gravitacijsko polje (ili ste u referentnom okviru koji gravitacijsko ubrzanje smatra nulom, poput Zemljine orbite), tada je "težina" objekta _ doslovno besmislena_.
@imallett OP želi izmjeriti * masu *. * Težina * je doslovno nula, ali masa se može mjeriti kao ** inercija **, kako pokazuju odgovori.
šest odgovori:
#1
+12
SF.
2013-08-01 16:31:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Za prilično precizna mjerenja koristite linearno ubrzanje tijela s fiksnom silom (recimo, oprugom povučenom dok sila ne dosegne nominalnu vrijednost), a zatim mjerite njegovu brzinu prilikom pokretanja.

Kinetička energija $ E = {{1} \ preko {2}} mv ^ 2 $ bit će jednako potencijalnoj energiji "lansera" (koja se lako može kalibrirati lansiranjem objekta poznate mase i mjerenjem njegove brzine istim sklopom).

Sada, s obzirom na poznatu energiju i mjerljivu brzinu, možemo izračunati masu: $$ m = {{2E} \ preko {v ^ 2}} $$

Na primjer, pretpostavimo lansiranje montaža iznosi 5 kg $. Iz lansiranja izbacite težinu od 5 kg i izmjerite udaljenost koju prijeđe tijekom 1 sekunde. To košta 10 m / s $;

$$ E = {{1} \ preko {2}} (5kg + 5kg) (10m / s) ^ 2 = 500J $$

to je sila sklopa .

Lansiramo čovjeka, a rezultat mjerenja je 4 m / s $.

$$ m = {{2 \ cdot 500J} \ preko {(4m / s) ^ 2}} = 62,5kg $$ Sažeti poznatih 5 kg $ sklopa, a ljudska masa je 57,5 ​​USD kg $.

Ovo je još jedan slučaj, [gdje su nam potrebne odgovarajuće formule] (http://meta.space.stackexchange.com/questions/7/writing-equations-mathjax-and-alternatives) ...
To je u osnovi ono što astronauti koriste. Doktor William Edgar Thornton prijavio je patent za ovakav uređaj 1968. godine dok je radio za NASA-u proučavajući učinke koje nula G ima na ljudska tijela, što je uključivalo i potrebu mjerenja promjena mase. Danas se gotovo identičan uređaj nazvan SLAMMD (uređaj za mjerenje mase svemirskog linearnog ubrzanja) koristi za istu stvar (za mjerenje mase astronauta tijekom duljeg boravka na ISS-u).
#2
+7
s-m-e
2013-08-01 16:08:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

U osnovi možete koristiti sve efekte koji ovise o masi predmeta. Proljetna klatna, neka čarolija s centrifugalnim silama, kutni zamah .....

Za određivanje mase, na primjer, ljudskog tijela, pogledajte Uređaj za mjerenje mase linearnog ubrzanja u svemiru.

Postoji NASA-ina zaista super web stranica koja pruža lijep uvid i eksperiment koji pokazuje opciju kako to može funkcionirati: http://quest.nasa.gov/space/ učitelji / mikrogravitacija / 4inert.html

SLAMMD

#3
+6
Deer Hunter
2013-08-07 15:42:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Brzom pretragom web mjesta svemirskih agencija dobivena je ova fotografija uređaja za mjerenje mase IM-01M u ruskom orbitalnom segmentu:

Anatolij Ivanišin poduzima povremeno vaganje svojih tijelo na uređaju "Mjerenje mase". Zasluge: Roscosmos. Vjerojatni autor fotografije je Anton Shkaplerov. Ivanisin

Peggy Whitson: Vagamo se uređajem izrađenim u Rusiji zvanim sustav za mjerenje tjelesne mase. Izračunava tromost dok pomiče masu naprijed-natrag na baždarenoj opruzi. To je vrlo jednostavan sustav, ali čini se da djeluje vrlo dobro. Nakon što kalibriramo oprugu, popnemo se na uređaj i otpustimo oprugu. Naša masa izračunava se iz inercijskih sila na opruzi.

Izvor: http://spaceflight.nasa.gov/feedback/expert/answer/isscrew/expedition5/index. html

@Philipp: Mislim da je ovo dobar odgovor jer pruža dokaze o stvarnom uređaju koji se koristi. Princip je da će masa na opruzi oscilirati (kada se odgurne od neopterećene duljine) prema jednadžbi ovdje: http://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic_oscillator#Spring.2Fmass_system pa ako kalibrirate oprugu, može izmjeriti frekvenciju titranja i time masu pričvršćenu na oprugu. Ovdje je bonus što je sadržan, pa ne zahtijeva prostor sustava linearnog ubrzanja. A oprugu je lako kalibrirati.
#4
+5
Phil H
2013-08-12 01:31:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Slijedom odgovora Deer Huntera koji pokazuje ruski uređaj, možemo napraviti masu na oscilaciji opruge; ovo je jednadžba kretanja:

$$ x \ lijevo (t \ desno) = A \ cos \ lijevo (\ sqrt {k \ over m} t \ desno) $$

(s Wikipedijeve stranice harmonijskog oscilatora)

To daje frekvenciju:

$$ f = \ sqrt {k \ over m} $ $

Dakle, ako pomaknemo masu iz položaja mirovanja, možemo izmjeriti učestalost njenih oscilacija tijekom određenog vremenskog razdoblja. Ako smo pažljivo kalibrirali oprugu i znamo konstantu opruge $ k $ s velikom preciznošću, možemo izračunati masu $ m $.

Prednosti ovog u odnosu na uređaj za linearno ubrzanje su njegova jednostavnost, robusnost i da je sadržan; masa oscilira na mjestu, umjesto da se kreće u svemiru, a trebate izmjeriti samo frekvenciju koja se može izvesti kroz niz oscilacija. Za usporedbu, uređaj za linearno ubrzanje zahtijeva znanje o uključenoj sili, pažljivo mjerenje brzine i rad je jednim hicem. Nema puno prostora u svemirskoj stanici!

... iako vjerujem da je u slučaju linearnih akceleratora udobnost za vaganje ljudi nešto veća. Također, za mjerenja na temelju frekvencije tijelo mora biti donekle kruto. Oscilirajući dijelovi unutar njega mogli bi falsificirati rezultate.
#5
  0
Dan Is Fiddling By Firelight
2013-08-01 16:04:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pomoću rotacije možete postići da vaga radi. Pričvrstite predmet koji se vaga na jedan kraj šipke pričvršćen za stožer, a pomičnu protuutež na drugi. Samo jedan položaj na štapu za protuuteg omogućit će uravnoteženje sustava za bilo koju ispitnu masu.

To je u redu za objekte s jednolikom raspodjelom mase ili mnogo manjom od osovine. Ako je predmet velik i na pr. veći dio mase koncentriran je na vrhu, bit će značajna pogreška.
#6
  0
M.E.L.
2013-08-01 16:29:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Slijedi samo primjer. Kao što je ernestopheles već rekao, mogao bi se upotrijebiti bilo koji efekt koji ovisi o masi.

Da bih izmjerio masu malih čvrstih predmeta, stavio bih mali klizni nosač između 2 opruge poznatih svojstava. Stavite masu u kočiju, malo skrenite kočiju i pustite je da ide. Izmjerite učestalost titranja.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...