失重。
基本的定义,物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重,即视重小于实际重力。
近地物体,加速度向下,其视重小于实际重力,称失重状态,当向下的加速度等于g时,称完全失重状态。地表失重和太空中失重略有区别。
地表失重。以乘坐电梯为例。电梯的加速度与重力加速度方向相同但不相等时,支持力减小,重量减小,为失重。当电梯向下的加速度等于重力加速度g时,支持力和压力均等于零,为完全失重。人在电梯中可举起物体的重量,随着电梯加速度的变化而变化。如果在电梯内有一台秤,台秤可能没有示数,站在台秤上的你,体重有可能完全消失。
太空中失重。近地卫星,相对于地球是运动的,只受万有引力的作用,向心力就是万有引力,即万有引力全部用来维持向心力,不受重力,因此,是失重的。其道理,可以用下面的例子加以说明。
用一根细绳拴住小球,手捏住细绳转动它,小球就会做圆周运动,线总对小球有一个拉力,其方向总是沿着绳子的方向指向圆心,根据牛顿第二定律,物体的加速度是由于物体受力而产生的,且加速度方向与物体受到合力方向一致。即加速度方向也是沿着圆周运动的轨道半径指向圆心(叫做向心加速度)。一旦细绳断了,小球会沿着圆周上某点的切线方向飞出去。地面上所有物体都在绕地轴作匀速圆周运动,都被一根根无形的“绳子”拴在地球上。
作圆周运动的小球,让它转得越快,拉住它细绳的力就必须越大,它所需要的向心力就越多。如果让它转动得足够快,这时它所需要的向心力恰好与细绳对它的拉力大小相等,它就只在向心力的作用下转动,不会掉下来。
根据物理知识,只要速度达到7.9千米/秒,绕地球作圆周运动的物体所需要的向心力刚好等于地球对它的引力,这就是人造卫星的原理。
卫星上物体的重力完全用于作圆周运动时所需要的向心力,因此,所有物体都处于完全失重的“飘浮”状态。在卫星上,你可以毫不费力地用手推走上万吨重的物体。