Задача 2: Демонстрация на състоянието на безтегловност
Състояние на безтегловност може да наблюдавате и на повърхността на Земята по време на свободно падане. Ако едно тяло пада свободно, то се движи по-бързо и инертната му сила компенсира гравитационната сила. Състояние на безтегловност може да се наблюдава например при следните падащи тела:
a) Пластмасова бутилка, пълна с вода. Ако пълна, но отворена пластмасова бутилка пада с отвора си надолу, течността няма да изтече от нея. Това е така, защото е в състояние на безтегловност и няма сила, която да накара течността да изтече от бутилката. Експериментът може да се извърши и с напълнена с вода кутия за сок с отвор за сламка. И в този случай течността няма да изтече по време на падането.
б) Специално устройство – прозрачна кутия, в която има силомер, на който е окачена тежест. За да се демонстрира състоянието на безтегловност при свободно падане, е възможно да се произведе специално устройство – прозрачна кутия, в която е поставен силомер, на който е окачена тежест. Устройството трябва да бъде направено доста издръжливо, за да издържи на удар и след падане, макар и върху мека подложка. В покой, силомерът показва изместване, съответстващо на масата на тежестта. Ако оставим устройството да пада, вътре в него ще се получи състояние на безтегловност, а силомерът ще показва нулево отклонение. Силомерът ще се държи по същия начин и когато кутията бъде хвърлена нагоре, хоризонтално или диагонално. Опитайте.
Цел на задачата
Целта на тази дейност е да покаже на учениците, че състояние на безтегловност може да съществува на повърхността на Земята, и че то не се ограничава само до космическото пространство. На повърхността на Земята обаче продължителността състоянието на безтегловност е ограничено само до кратки периоди от максимум до няколко секунди.
Методически бележки за учителите
■ Всички разновидности на експеримента са еквивалентни.
■ Общият проблем на всички разновидности на експеримента обаче е, че свободно падане върху земната повърхност може да бъде постигнато само за много кратък период от време, през който може да се наблюдава и експериментът. Препоръчително е да заснемете експеримента с фотоапарат с кратко време на експонация.
■ Друг проблем е, че падащото тяло определено трябва да бъде спряно в края на експеримента, а за предпочитане по такъв начин, че да не се счупи. От тази гледна точка падащата пластмасова бутилка или кутия за сок с отвор за сламка са подходящи. От друга гледна точка, провеждането на експеримента със силомер с нулево изместване е по-убедително.
■ Също така си струва да се отбележи, че така, както в кутия с окачено на пружина тяло вътре в нея, състояние на безтегловност би настъпило и в свободно падаща кабина на асансьор, както и при някои влакчета на ужасите.