Ile waży astronauta?

Czy astronauta w kosmosie nic nie waży? Jaką ma masę na różnych planetach i na Księżycu? Zmienia się jego masa, czy ciężar? A może jedno i drugie?

Masa i ciężar są różnymi wielkościami fizycznymi, choć często w życiu codziennym są używane zamiennie.

Ciężar

Ciężar, czyli siła ciężkości jest to siła zależna od masy, działająca na spoczywające w układzie Ziemi obiekty fizyczne, znajdujące się przy jej powierzchni (w tym przypadku na naszego astronautę). Ciężar ziemski w zasadzie jest wypadkową siły grawitacji z Ziemią i innymi ciałami niebieskimi, znajdującymi się w niedalekiej odległości od naszej planety oraz sił bezwładności związanymi z obrotem Ziemi wokół własnej osi, a także obiegiem Ziemi wokół Słońca. W największym jednak stopniu ciężar jest wynikiem działania siły grawitacji. Ta zaś zależy od masy obiektu, który wytwarza pole grawitacyjne (planety), od masy astronauty i od odległości między nimi. Masa różnych planet jest różna, zatem ciężar naszego astronauty będzie się różnił w zależności od tego, na jakiej planecie lub księżycu się znajdzie.

Jednostką ciężaru w układzie SI jest niuton (N), a nie kilogram (kg), jak się powszechnie mówi. Nieporozumienie wynika z używania starej jednostki nazywanej "kilogram-siłą", która oznaczała siłę, z jaką Ziemia przyciągała masę 1 kilograma. Dziś mówiąc, że coś waży na przykład 5 kg mamy na myśli masę tego ciała. Ciężar ciała o masie 1 kg wynosi około 9,81 N. No i każda waga pokazuje na kilogramy, a nie niutony (czyli masę ciała poprzez pomiar jego ciężaru).

Masa

Masa jest miarą bezwładności. Co to znaczy? Im większą masę posiada ciało, tym trudniej zmienić jego stan ruchu (na przykład przyspieszyć lub spowolnić jego ruch).

Zatem ciężar i masa to zupełnie różne wielkości fizyczne. Jeżeli ciało ma masę 1 kg, to masa ta nie zmienia się w zależności od miejsca na Ziemi, Księżycu, czy w kosmosie. To oznacza, że w każdym miejscu to samo ciało jest tak samo trudno przyspieszyć czy spowolnić do tej samej wartości (należy użyć tej samej siły).

Nawet, jeżeli astronauta będzie ważył tyle co nic, to gdy wpadnie na nas w tym stanie nieważkości, poruszając się z impetem w naszą stronę, to włąsnie z uwagi na posiadaną masę, z pewnością poczyni nam pewne szkody. Mimo braku ciężaru co najmniej odczujemy istotnie jego uderzenie w nas. Zwyczajnie nas przygniecie.

Waga szalkowa czy łazienkowa?

Czy waga szalkowa i łazienkowa wskażą taki sam ciężar astronauty na Ziemi i Księżycu? Waga łazienkowa wskaże różne wyniki, szalkowa zaś identyczne. Waga szalkowa porównuje ciężar na obu szalkach, a ponieważ astronauta waży mniej na Księżycu i odważniki również, waga szalkowa wskaże nam tylko tyle, że odważniki i astronauta ważą tyle samo (mniej).

Ile waży astronauta w kosmosie?

Na orbicie okołoziemskiej panuje stan nieważkości. Nieważkość to stan, w którym na ciała nie działają żadne siły lub działa na nie jednorodne pole sił (w tym siła grawitacji), ale siły te nie wywołują żadnego nacisku ciał na siebie. Stacja kosmiczna cały czas spada (po orbicie). Astronauci przestają wywierać nacisk na podłogę i odwrotnie, bo spadają z takim samym przyspieszeniem z jakim spada stacja kosmiczna (zobacz symulację). Gdy astronauci w stacji kosmicznej staną na wadze, ta wskaże zapewne 0 kg.

Ile waży astronauta na innych ciałach niebieskich?

Załóżmy że astronauta wraz ze swoim skafandrem i plecakiem waży 100 kg (tyle wskazuje waga na Ziemi). Jakie wartości wskaże waga w innych miejscach w kosmosie?

Planeta / księżyc / miejsce	Wskazanie wagi	Masa astronauty
Ziemia	100 kg	100 kg
Orbitalna stacja kosmiczna	0 kg	100 kg
Merkury	37,8 kg	100 kg
Wenus	90,7 kg	100 kg
Mars	37,7 kg	100 kg
Jowisz	252,8 kg	100 kg
Saturn	106,4 kg	100 kg
Uran	88,9 kg	100 kg
Neptun	112,5 kg	100 kg
Księżyc	16,6 kg	100 kg
Pluton	6,7 kg	100 kg

Ostatnio opublikowane w Pytajniku

Dlaczego gwiazdy zataczają okręgi wokół Gwiazdy Polarnej?

Dlaczego na zdjęciach nieba nocnego z długim czasem naświetlania gwiazdy wydają się krążyć wokół Gwiazdy Polarnej?

Czy można spowolnić fotony?

Fotony są składnikiem światła. Wiemy że poruszają się ze stałą prędkością światła, która jest uniwersalną stałą fizyczną. Czy istnieje możliwość spowolnienia fotonów?

Czy liczb całkowitych jest więcej od liczb naturalnych?

Zdrowy rozsądek podpowiada nam, że liczb całkowitych jest około dwa razy więcej niż liczb naturalnych. Jest jednak zupełnie inaczej.

Zobacz więcej

Przeglądaj wszystkie artykuły dotyczące ciekawostek ze świata nauki.

Zobacz też

Grawitacja

Grawitacja albo inaczej ciążenie powszechne to jedno z czterech podstawowych oddziaływań w przyrodzie. Dowolne ciała obdarzone masą przyciągają się wzajemnie.

Ciężar

Co to jest ciężar? Ciężar (siła ciężkości) jest to siła zależna od masy, działająca na spoczywające w układzie Ziemi ciała, znajdujące się przy jej powierzchni. Ponieważ wartość przyspieszenia ziemskiego jest w przybliżeniu stała, przyjmuje się, że ciężar ciała zależy tylko od masy ciała.