超重的物理定義是什么
從人造衛(wèi)星和宇宙飛船發(fā)射成功以來，人們經(jīng)常談到超重和失重現(xiàn)象。下面是百分網(wǎng)小編給大家整理的超重的物理定義簡(jiǎn)介，希望能幫到大家!
超重的物理定義
超重是物體所受限制力，也可稱之為彈力(拉力或支持力)大于物體所受重力的現(xiàn)象。當(dāng)物體做向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體均處于超重狀態(tài)，即不管物體如何運(yùn)動(dòng)，只要具有向上的加速度，物體就處于超重狀態(tài)。超重現(xiàn)象在發(fā)射航天器時(shí)更是常見，所有航天器及其中的宇航員在剛開始加速上升的階段都處于超重狀態(tài)。
超重公式
由牛頓第二定律得：N-mg=ma
所以N=m(g+a)>mg
由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力>mg
得出結(jié)論：向上加速向下減速：加速度方向向上，產(chǎn)生超重現(xiàn)象
故只要加速度方向向上就是超重，與速度方向無關(guān)。
超重的影響
航天器在發(fā)射和返回的過程中，由于加速度的關(guān)系，出現(xiàn)了超重現(xiàn)象。通常采用G值的方法來表示。如果一個(gè)50公斤的人在1G的環(huán)境下他的體重是50公斤，在2G的環(huán)境中就成為100公斤，3G的環(huán)境是150公斤。過高的G值對(duì)人體是有害的，甚至致命。早期的火箭超重值是7～8G，新式火箭已降低到不超過5G。來由于推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，航天飛機(jī)發(fā)射時(shí)的峰值可控制在3G水平。正常返回的最大再入過載為+4Gx~+5Gx。航天飛機(jī)再入返回時(shí)，乘員遇到的是+Gz方向的超重作用，過載不大于3G。在發(fā)射段這種超重作用對(duì)人體影響不大，航天員都能忍受。但是，經(jīng)過一段失重飛行，航天員心肺系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力下降，航天中的超重對(duì)人體還是有些影響的。
1.早期的火箭發(fā)射時(shí)所產(chǎn)生7G~8G的超重，新式的火箭已降低到不超過5G。由于推進(jìn)技術(shù)的'發(fā)展，航天飛機(jī)發(fā)射時(shí)可控制在3G水平、無論發(fā)射段還是返回段，在載人航天飛行中航天員基本都受到+Gx超重作用、重力的作用方向、數(shù)值大小、持續(xù)時(shí)間、變化速率及重復(fù)作用時(shí)間以及航天員的身體狀況是決定能否耐受的主要因素。在縱向超重(+GZ)作用下，由于靜水壓效應(yīng)，引起全身血液分布改變，血液在下肢等人體低下部位潴留，使回心血量減少.造成頭部供血障礙、輕則引起視覺改變、重則導(dǎo)致意識(shí)喪失。
在橫向超重(+Gx)作用下，當(dāng)視覺障礙和腦功能障礙還未發(fā)生時(shí)，航天員就會(huì)感到呼吸困難、胸部疼痛。有的還可發(fā)生心臟節(jié)律失調(diào)及氧飽和度降低等。有關(guān)研究證明，正常人一般可耐受10~12G，訓(xùn)練后，加上適當(dāng)防護(hù)措施還可能耐受更高的G值。在-Gx作用時(shí)，3~4G即可出現(xiàn)嚴(yán)重的頭疼、球結(jié)膜充血、鼻衄、紅視等危險(xiǎn)癥狀，—般以此為安全上限。-4.5Gz以上持續(xù)數(shù)秒鐘，可以引起精神紊亂甚至意識(shí)喪失。
側(cè)向超重(±Gy)一般在飛船有偏航、滾轉(zhuǎn)、俯仰等復(fù)合飛行時(shí)出現(xiàn)，實(shí)際飛行中G值作用時(shí)間也不長(zhǎng)。據(jù)研究報(bào)道，在±1G、2G時(shí)可影響跟蹤動(dòng)作，在±5Gy時(shí)可引起內(nèi)臟嚴(yán)重的撕裂損傷。
2.Stapp曾利用火箭滑車，試驗(yàn)觀察了黑熊和猩猩在受到83Gx減速過載，結(jié)果發(fā)現(xiàn)肺、心臟、肝和脾等臟器發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷，脊柱骨折、器官破裂引起大出血、出現(xiàn)致命性損傷。
3.正常再入時(shí)過載較小約4G~5G，持續(xù)時(shí)間約在幾十秒至數(shù)分鐘之間，因此屬于持續(xù)性超重對(duì)人體的影響。
4.根據(jù)火箭滑車試驗(yàn)，認(rèn)為人體用安全帶良好地固定條件下，可耐受背-胸向減速過載35G，增長(zhǎng)率100G/s，作用時(shí)間0.15~0.35s，被試者可能出現(xiàn)血壓下降，面色蒼白，出冷汗等休克癥狀，無組織損傷。
5.人-艙系統(tǒng)著陸沖擊時(shí)，沖擊力通過座椅傳遞給人，沒有人體自緩沖作用。另外當(dāng)人-艙系統(tǒng)著陸沖擊時(shí)，沖擊作用時(shí)間大于30ms，人體受到的著陸沖擊過載要比座椅輸入的沖擊過載大，由于人體產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)超調(diào)，所以人坐在艙內(nèi)著陸與跳傘著陸不同。
6.人體坐姿著陸沖擊時(shí)，沖擊過載是通過座艙傳給座椅最后傳到人，類似臀部著地。主要反應(yīng)是疼痛，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)內(nèi)臟損傷與骨骼傷等。
7.家犬高G值(30Gz~100Gx，10~100ms)坐姿墜落沖擊實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)造成腦、肺、肝和心臟等臟器充血、出血、水腫以及肝、肺和脾等臟器撕裂傷，胸腹腔積血等。Kazarian報(bào)導(dǎo)，猴承受25G~900G2-22ms坐姿沖擊時(shí)，觀察到肝、肺和心臟等損傷。脊柱前后韌帶撕裂傷，脊柱骨折等。
8.家犬取仰臥位(+Gx)墜落沖擊實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在10Gx~60Gx30~100ms沖擊作用下，造成以肺和心臟損傷為主，少數(shù)伴有肝、脾、腎等臟器出血。隨G值增加損傷加重，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)臟器破裂性損傷的肋骨骨折。
9.人-艙系統(tǒng)著陸沖擊致傷的原因，主要由于沖擊力直接作用超過了組織強(qiáng)度，由于沖擊瞬間臟器位移、變形、牽拉和相互碰撞。
10.人-艙系統(tǒng)著陸沖擊實(shí)驗(yàn)表明，垂直位著陸損傷較重，仰臥位較輕，前傾位易引起心臟損傷，右傾位易引起肝損傷。關(guān)于人-艙系統(tǒng)著陸，人體對(duì)著陸沖擊的耐力，目前沒有明確的規(guī)定。
11.根據(jù)沖擊時(shí)被試者疼痛反應(yīng)并結(jié)合大量生理指標(biāo)的變化，初步提出人體受到峰值23G、30ms，峰值19G、50ms，峰值16G、80ms，峰值14G、100ms，可做為生理耐受水平;當(dāng)峰值大于23G、50ms有可能引起脊柱損傷。
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