خبر کامل
قانون نیوتن در فضا: فضانورد ناسا روش اندازه‌گیری جرم در بی‌وزنی را فاش کرد
در شرایط بی‌وزنی ایستگاه فضایی بین‌المللی، مفهوم وزن روزمره که بر اساس نیروی گرانش زمین اندازه‌گیری می‌شود، کاملاً بی‌معنی است. اما فضانوردانی که ماه‌ها در فضا زندگی می‌کنند، برای حفظ سلامتی و پایش وضعیت جسمانی خود نیاز حیاتی به اندازه‌گیری دقیق جرم بدن دارند. «جانی کیم»، فضانورد ناسا، با انتشار ویدیویی در شبکه اجتماعی ایکس، راز این اندازه‌گیری علمی را فاش کرد.
چالش اندازه‌گیری جرم در محیط ریزگرانش
در حالی که اندازه‌گیری روزانه وزن برای بسیاری از مردم روی زمین یک روال عادی است، نبود گرانش در فضا این کار را به یک چالش علمی تبدیل می‌کند. کیم توضیح می‌دهد که فضانوردان در فضا «بی‌وزن» هستند، اما «بی‌جرم» نیستند؛ به این معنی که هنوز ماده تشکیل‌دهنده بدن خود را دارند و خاصیت اینرسی (مقاومت در برابر حرکت) همچنان وجود دارد.
اساس علمی اندازه‌گیری: قانون دوم نیوتن
تمام روش‌های مورد استفاده برای اندازه‌گیری جرم در ایستگاه فضایی بین‌المللی به یک اصل بنیادی در فیزیک بازمی‌گردد: قانون دوم حرکت نیوتن.
«در فضا ما بی‌وزن هستیم، اما بی‌جرم نیستیم. بنابراین چگونه جرم خود را اندازه می‌گیریم؟ برای انجام این کار چند راه وجود دارد، ولی همه آن‌ها به قانون دوم نیوتن برمی‌گردد: F=ma. نیرویی شناخته‌شده را اعمال کنید، شتاب حاصله را اندازه بگیرید، و بعد می‌توانید از رابطه میان این دو، جرم را به‌دست آورید.»
بر اساس این قانون، اگر نیرویی مشخص (F) به جسمی وارد شود و شتاب حاصله (a) اندازه‌گیری شود، می‌توان جرم (m) جسم را محاسبه کرد.
نحوه عملکرد دستگاه اندازه‌گیری جرم بدن
در ویدیوی منتشرشده، فضانورد مأموریت Expedition 73 از دستگاهی به نام Body Mass Measurement Device که ساخت کشور روسیه است، برای تعیین جرم بدن خود استفاده می‌کند. فرآیند اندازه‌گیری به شرح زیر است:
- فضانورد بدن خود را روی دستگاه قرار می‌دهد.
- دستگیره‌های پایین دستگاه را با دست نگه می‌دارد.
- دستگاه شروع به حرکت می‌کند (اعمال نیروی از پیش تعیین‌شده).
- شتاب حاصل از حرکت بدن فضانورد اندازه‌گیری می‌شود.
- با استفاده از فرمول F=ma، جرم بدن فضانورد محاسبه و نمایش داده می‌شود.
این دستگاه با تکیه بر خاصیت اینرسی (مقاومت در برابر حرکت) که در محیط ریزگرانش نیز وجود دارد، کار می‌کند. نیروی از پیش تعیین‌شده دستگاه به تعیین جرم بدن فضانورد که عددی نامشخص است، کمک می‌کند.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۹:۰۰ - ۱۴۰۴/۰۹/۰۲