Почему люди не имеют веса, находясь на орбите вокруг Земли? МКС? Спутники? [дубликат]

Это два разных эффекта. Спутники не падают, потому что они движутся по круговой орбите. На самом деле они все время падают вниз, так как круговое движение ускоряется (скорость не меняет абсолютную величину, она меняет направление!), так что это своего рода "падение вокруг земли".

Второй вопрос: почему астронавт на космической станции не падает на пол? Это потому, что и станция, и космонавт ощущают одну и ту же силу, удерживающую их обоих на круговой орбите. Но для того, чтобы упасть на пол, космонавт должен почувствовать силу, большую, чем космическая станция, иначе нет результирующей силы, толкающей космонавта и пол станции друг в друга.

Перефразируя Дугласа Адамса, «Полет — это научиться бросаться на землю и промахиваться». Примерно так и работают орбиты — вы на самом деле все время падаете, но пропускаете тело, вокруг которого вращаетесь.

Причина, по которой вы испытываете кажущуюся невесомость, заключается в том, что каждая часть вашего тела получает одинаковое ускорение (если бы вы могли добиться такого же эффекта при ускорении в автомобиле, у вас были бы стандартные научно-фантастические «инерционные демпферы»). - а это значит, что вы не получаете никакой информации об ускорении, действующем на ваше тело. В конце концов, сидя на стуле, вы не чувствуете тяжести — вы чувствуете давление, которое стул оказывает на вас, поскольку он мешает вам двигаться вперед .вы от ускорения через него. Если нет ничего, что могло бы противодействовать ускорению, вы не могли бы его почувствовать. Акселерометры на борту будут сообщать то же самое — они на самом деле могут измерять только силы, которые не действуют равномерно на весь корпус устройства. Если в вашем телефоне есть акселерометр, вы легко это увидите — пока вы держите его в руке, он будет сообщать об ускорении на 1 g вниз. Однако бросьте его (на подушку или что-то еще), и во время его падения он сообщит об 0g (игнорируя сопротивление воздуха — если вы добавите сопротивление воздуха в уравнение, ускорение будет неуклонно расти от 0g до 1g по мере приближения объекта к конечной точке). скорость).

Чтобы быть точным, ускорение на самом деле не совсем равномерно для вашего тела. Части, которые находятся ближе к Земле, будут притягиваться немного сильнее, чем части, расположенные дальше. Это называется приливной силой, и это причина того, что у нас есть приливы на Земле (и, зайдя еще дальше в прошлое, причина, по которой Луна всегда обращена к нам одной и той же стороной, и в будущем, почему Земля также всегда будет лицом к Луне одной стороной). Однако сенсоры в вашем теле далеко не настолько точны, чтобы зарегистрировать такую ​​крошечную разницу (и она действительно очень мала на двухметровом человеческом теле в ста тысячах километров от Земли). Однако это только потому, что разница в гравитационном притяжении очень мала на вашей длине. Самое интересное начинается, когда вы приближаетесь к черной дыре :)

На главный вопрос уже дан ответ, однако, чтобы осветить некоторые поднятые касательные — и привести пример, когда два объекта на орбите могут не находиться в свободном падении относительно друг друга — есть превосходный рассказ Ларри Нивена, в котором фактически рассматривается проблема тел на орбите и что происходит с человеком внутри корабля, когда он приближается к очень плотному телу (в данном случае к нейтронной звезде). Эта история очень старая (более 50 лет IIRC), и я не читал ее в последнее время, но, насколько я знаю, наука все еще сильна.

http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_Star_%28short_story%29

Предупреждение о спойлере

По сути, вблизи нейтронной звезды гравитационный градиент настолько крутой, что каждый конец корабля получает сильно различающееся ускорение из-за того, что находится ближе или дальше от звезды. Этого достаточно, чтобы люди внутри корабля находились в свободном падении только в том случае, если они находились прямо в центре корабля.

Разница довольно незначительна для большинства целей, но на МКС астронавты испытывают микрогравитацию, а не настоящую невесомость, поскольку они находятся на достаточно малой высоте, и разреженная атмосфера вызывает сопротивление станции, замедляя ее и заставляя ее терять высоту. Им приходится запускать станцию ​​каждые несколько недель. См. http://www.heavens-above.com/IssHeight.aspx