Como dar a volta no espaço
Astronautas flutuam em torno do interior do ônibus espacial porque eles estão em um ambiente livre de gravidade. Isso cria um problema exclusivo para os astronautas que tentam começar o trabalho feito lá em cima: como se virar.
Porque eles estão flutuando, quando os astronautas precisa se virar, eles não podem fazê-lo tão facilmente como você pode em terra. Na terra, se você estiver de pé no chão de frente para um lado e você quer dar a volta, você usa os músculos de suas pernas para puxar os segmentos de sua perna para criar uma força da terra que o empurra na direção que você quer transformar. Para virar-se no espaço, os astronautas flutuam não pode empurrar o chão, porque eles não estão sempre tocando o chão! Os astronautas poderiam esperar até que o movimento de flutuação aleatória traz-los ao longo de uma parede, ou no chão ou no teto, e, em seguida, empurrar essa superfície, mas esta espera é tempo perdido.
Uma técnica utilizada para ligar, enquanto que flutua no espaço é semelhante à técnica utilizada por um gato. Gatos, como diz o ditado, sempre pousar os pés em primeiro lugar. Como fazem com todos os movimentos, as leis de Newton fornecer a explicação para os gatos que giram (e astronautas).
As versões angulares das leis de Newton estão relacionados com o efeito de viragem de uma força, chamada torque. A primeira lei de Newton diz que um binário desequilibrada provoca uma alteração no movimento angular de um corpo, uma aceleração angular. a segunda lei de Newton diz que o tamanho da aceleração depende directamente do tamanho do binário aplicado para o corpo - um binário maior provoca uma aceleração maior, e um torque menor provoca uma aceleração mais pequena. Mas a segunda lei de Newton também diz que o tamanho de a aceleração é inversamente proporcional à resistência do corpo para mudar movimento - maior resistência significa menos de aceleração, e uma menor resistência significa mais aceleração.
A resistência ao movimento angular mudando é chamado o momento de inércia. O momento de inércia não depende apenas da massa do corpo, mas em como a massa é distribuída em torno do eixo de rotação. Os seres humanos, e os gatos, pode manipular o momento de inércia do corpo movendo segmentos para mais perto ou mais longe, um eixo de rotação. Movendo os segmentos mais distante do eixo aumenta o momento de inércia e a resistência aumenta para mudar o movimento angular. Trazendo segmentos para mais perto do eixo reduz o momento de inércia e diminui a resistência à mudança de movimento angular.
O eixo de rotação quando uma pessoa correta se vira para encarar o outro sentido é chamado de eixo vertical do corpo. É um eixo imaginário a todo o comprimento do corpo da cabeça aos pés (ou pés à cabeça). Quando uma pessoa está em pé com os braços em estreita para o corpo e os pés juntos, o momento de inércia em torno do eixo vertical está no seu valor mais baixo.
Mecanicamente, uma pessoa consiste em dois corpos distintos - parte superior do corpo (cabeça, braços e tronco, incluindo a coluna vertebral ou espinha dorsal) e a parte inferior do corpo (pélvis e pernas). O corpo superior e inferior do corpo pode girar de forma independente em torno do eixo vertical (como quando você ficar de pé e torcer de lado a lado - seus torções parte superior do corpo, mas seus pés ficar plantado no chão), e cada um tem seu próprio momento de inércia.
Considere um astronauta em uma posição vertical virado para a direita, enquanto flutuando no espaço. Para desligar todo o corpo flutuante para a esquerda, a técnica usada pelo astronauta envolve os seguintes movimentos:
Levantar os braços acima da cabeça e, ao mesmo tempo levantando as pernas na frente para criar uma posição L do corpo: Estes movimentos de reduzir o momento de inércia da parte superior do corpo e aumentar o momento de inércia da parte inferior do corpo, em torno do eixo vertical.
Torcendo a parte superior do corpo para a esquerda: Este movimento de torção é causada por músculos no abdômen e região lombar. Uma extremidade dos músculos atribui à parte inferior do corpo na pélvis, e a outra extremidade liga a parte superior do corpo sobre a coluna vertebral e as costelas. A tração dos músculos é igual em ambas as extremidades. Quando os músculos puxar a parte superior do corpo para a esquerda, que puxe a parte inferior do corpo para a direita. A rotação da parte superior do corpo para a esquerda é mais do que a rotação da parte inferior do corpo para a direita porque o momento de inércia da parte superior do corpo é menor do que o momento de inércia da parte inferior do corpo.
Abaixando os braços para que eles estejam para fora na frente do corpo e, ao mesmo tempo, reduzir as pernas. Estes movimentos criar uma posição L de cabeça para baixo para o corpo, aumentando o momento de inércia da parte superior do corpo e diminuindo o momento de inércia da parte inferior do corpo em torno do eixo vertical.
Torcendo a parte superior do corpo para a direita: A tração dos músculos fazer com que a parte superior do corpo para girar para a direita e faz com que a parte inferior do corpo para girar à esquerda. A parte inferior do corpo gira mais porque tem o mais pequeno momento de inércia. O corpo está agora alinhado na posição de partida original.
Repetindo a sequência de movimentos até que o astronauta enfrenta a direção pretendida.
Os astronautas devem aprender a técnica de manipular o momento de inércia para virar, enquanto flutuando no espaço, embora os gatos parecem ter nascido com sua versão da técnica de fio em seu sistema neuromuscular (mesmo gatinhos quase sempre os pés da terra primeiros). Uma versão semelhante de torção pode ser realizada no trampolim, eliminando a necessidade de ir para o espaço exterior para ver como manipular o momento de inércia pode permitir a rotação enquanto estiver no ar.