Об объектах в свободном падении на МКС

Информации по этой теме много, но я все еще кое в чем сильно запутался:

Астронавты на МКС все время находятся в свободном падении, потому что на них действует только гравитация, но когда дело доходит до их плавающего движения, я просто не могу понять концепцию. Как тело может плавать, мне кажется нелогичным.

Изучив различные тексты в Интернете, я «пришел к выводу»: поскольку космонавт падает с той же скоростью, что и МКС, он останется неподвижным; точно так же, если космонавт прыгнул на метр на МКС, его новая «поверхность» будет на тот же метр выше, поэтому он останется в этой точке, плывет в пути.

Чего я до сих пор не понимаю, так это двух вещей: почему астронавт действительно плавал? Я имею в виду, правильный ли мой вывод, или я совершенно заблуждаюсь? Я сделал вывод из классического примера с лифтом; если бы трос лифта оборвался, вы бы просто поплыли. Это имеет смысл, потому что это не движение человека вызывает плавание. Но на МКС люди могут подтолкнуть себя в нужном направлении и двигаться. Чем вызвано это направление? Оттолкнулся ли космонавт с места? Пожалуйста, объясните это простым способом из законов Ньютона.

Мой второй вопрос заключается в том, что если бы астронавт находился в космическом корабле, вращающемся вокруг Земли, но он никогда не столкнулся бы с частями космического корабля изнутри и толкнул бы себя в каком-то направлении, продолжал бы он вечно двигаться в этом направлении — мы предполагаем, что препятствий нет? . Если это так, то, как я узнал из 2-го закона Ньютона, на него не должно действовать никаких сил. Но есть гравитация.

Я читал в некоторых местах, что это может быть центробежная сила, и если это так, то это имеет большой смысл. Но я хочу знать, почему это так по определению: «Потому что они ускоряются с одинаковой скоростью».

Что, по вашему мнению, должно происходить вместо «плавания»?
Связанный, возможный дубликат: физика .
Почему они должны плавать в первую очередь? Верен ли вывод, к которому я пришел?
Кроме того, я не мог найти свой ответ в этой ссылке.

Ответы (3)

В том, что вы написали, есть два вопроса. Я отвечаю на первый (о плавании), так как второй концептуально отличается и должен быть в другом вопросе.

Допустим, вы прыгаете со скалы. Можно ли сказать, что вы плаваете? Земля мчится к вам, так что вы можете сказать «нет», но представьте, что было бы, если бы мы заперли вас в ящике и сбросили ящик со скалы. Теперь вы больше не можете видеть, как Земля несется к вам. Ты сейчас плаваешь?

Вот что происходит на МКС — космонавты падают , что в данном контексте то же, что и плавание. Все на МКС падает на Землю с одинаковой скоростью, поэтому они кажутся парящими.

Второй вопрос я задал, чтобы понять движение объектов на МКС. Если космонавт действительно может продолжать вечное движение, то какая сила компенсирует центростремительную силу, я хотел спросить.
@Oregon.Vlogrago, это должен быть отдельный вопрос.
Я пропустил, что на самом деле означает «плавающий» в этом случае? Я знаю, что все они падают с одинаковой скоростью, но я не понимаю, почему падение с одинаковой скоростью заставляет вас парить? Это о системе отсчета?
Кроме того, что вы думаете о моих "выводах"?
@Oregon.Vlogrago Что ты увидишь, если упадешь со скалы внутри коробки? Вы не увидите, как предметы в коробке ударяются о дно коробки, потому что сама коробка падает; вы увидите, как они плавают. Я не знаю, что вы подразумеваете под "выводами".
Вы хоть читали мой вопрос?

Мой второй вопрос: если бы астронавт оказался в бесконечно огромном космическом корабле, вращающемся вокруг Земли, и устремился бы в каком-то направлении, продолжали бы они вечно двигаться в этом направлении?

Принцип эквивалентности справедлив только локально. Требуемая орбитальная скорость объекта в любом месте внутри МКС практически равна скорости центра тяжести корабля. Таким образом, относительная скорость одинакова, и все кажется плавающим.

В корабле диаметром 1000 км необходимая орбитальная скорость объекта вблизи околоземной области будет больше, чем центр тяжести корабля, и объект упадет в корпусе корабля. Наоборот, для области, удаленной от Земли, и объект там «упал бы вверх».

Изучив различные тексты в Интернете, я «пришел к выводу»: поскольку космонавт падает с той же скоростью, что и МКС, он останется неподвижным;

В физике был введен термин геодезический путь . Все тела в космосе, которые

  • двигаться из той же точки
  • в том же направлении и
  • быть с той же скоростью

пойдет тем же путем. Наблюдатель заметит, что этот путь изогнут. Кривизна линии зависит от распределения окружающих небесных тел.

Вблизи Земли Земля оказывает основное влияние на геодезический путь. До определенного приближения влиянием солнца и луны можно пренебречь. (В реальности космической отрасли нельзя было). Поэтому космонавт плывет вместе с космической станцией.

точно так же, если космонавт прыгнул на метр на МКС, его новая «поверхность» будет на тот же метр выше, поэтому он останется в этой точке, плывет в пути.

Это утверждение неверно, потому что на метр выше изогнутая дорожка более пологая.
На космической станции высотой 100 м, на высоте 50 м все тела парят вместе со станцией, над ними парят до потолка (видимого с Земли) и ближе к Земле падают на пол космической станции.

Как вы можете себе это представить? Каждое изменение вышеуказанных параметров изменяет путь:

  • Для более высокой скорости кривая становится более плоской. Таким образом, свет находится под влиянием земли лишь в очень небольшой степени.
  • Чем больше расстояние до небесных тел, тем более пологим становится путь.

Последнее — ваш случай с прыжком на один метр.

Не хочу вас смущать, но должен добавить, что возмущения между телами (в данном случае космической станцией и Землей) взаимозависимы. Это невозможно измерить из-за крошечной массы станции по отношению к Земле. Но это измеримо для взаимодействия Луны и Земли. Орбита Земли находится под влиянием не только Солнца. Луна заставляет Землю немного раскачиваться на своей орбите вокруг Солнца.

Не хочу грубить, мне очень нравится ваш ответ, но моих знаний в физике недостаточно, чтобы понять геодезический путь, не говоря уже о концепции, о которой я упоминал выше. Можете ли вы объяснить это с помощью законов Ньютона?
@Oregon.Vlogrago Притяжение Земли зависит от расстояния до Земли. Вот почему на данном расстоянии от Земли скорость всех тел, вращающихся вокруг Земли, постоянна. Центробежная сила равна гравитационному притяжению F=mg. Все тела плавают вместе, как в вашем примере со станцией и космонавтом. На меньшем расстоянии скорость кругового движения должна быть больше, на большем расстоянии меньше.
Ваше утверждение предполагает, что 2 объекта, независимо от их массы, на одном и том же расстоянии от Земли будут двигаться по орбите с одинаковой скоростью. Я не думаю, что это должно быть правдой.
Итак, когда одна из масс почти пренебрежимо мала по сравнению с другой массой, как в случае Земли и космического корабля или / и космонавта, можно аппроксимировать орбитальную скорость v = SquareRoot(GM/r), где М — (большее ) масса, вокруг которой вращается эта ничтожная масса или тело. Масса крошечных тел ничтожно мала. en.m.wikipedia.org/wiki/Орбитальная_скорость
Какое это имеет отношение к моему вопросу?
В уравнении скорости масса космического корабля не нужна. Не имеет значения, что находится на орбите, корабль или камешек, по одной и той же орбите они движутся с одинаковой скоростью. Про массу был твой вопрос.