高中物理 《用牛頓定律解決問題 二》文字素材1 新人教版必修1

用牛頓定律解決問題(二) 開闊視野 失重和宇宙開發(fā)人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)進(jìn)入軌道后，其中的人和物將處于失重狀態(tài)。人造地球衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等航天器進(jìn)入軌道后，可以認(rèn)為是繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，速度的方向是時(shí)刻改變的，因而具有加速度，它的大小等于衛(wèi)星所在高度處重力加速度的大小。這跟在以重力加速度下降的升降機(jī)中發(fā)生的情況類似，航天器中的人和物都處于完全失重狀態(tài)。你能夠想像出完全失重的條件下會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象嗎?你設(shè)想地球上一旦重力消失會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象，在宇宙飛船中就會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象。物體將飄在空中，液滴絕對(duì)呈球形，氣泡在液體中將不上浮。宇航員站著睡覺和躺著睡覺一樣舒服，走路務(wù)必小心，稍有不慎，將會(huì)“上不著天，下不著地”。食物要做成塊狀或牙膏似的糊狀，以免食物的碎渣“漂浮”在空中進(jìn)入宇航員的眼睛、鼻孔你還可以繼續(xù)發(fā)揮你的想像力，舉出更多的現(xiàn)象來。你還可以再想一想，人類能夠利用失重的條件做些什么嗎？下面舉幾個(gè)事例，將會(huì)幫助你思考。這里所舉的事例，雖然還沒有完全實(shí)現(xiàn)，但科學(xué)家們正在努力探索，也許不久的將來就會(huì)實(shí)現(xiàn)。在失重的條件下，熔化了的金屬的液滴形狀絕對(duì)成球形，冷卻后可以成為理想的滾珠而在地面上，用現(xiàn)代技術(shù)制成的滾珠并不絕對(duì)呈球形，這是造成軸承磨損的重要原因之一。玻璃纖維（一種很細(xì)的玻璃絲，直徑為幾十微米）是現(xiàn)代光纖維通信的主要部件。在地面上不可能制造很長(zhǎng)的玻璃纖維，因?yàn)闆]等到液態(tài)的玻璃絲凝固，由于它受到重力，將被拉成小段。而在太空的軌道上，將可以制造出幾百米長(zhǎng)的玻璃纖維。在太空的軌道上，可以制成一種新的泡沫材料泡沫金屬。在失重條件下，在液態(tài)的金屬中通以氣體，氣泡將不“上浮”，也不“下沉”，均勻地分布在液體金屬中，凝固后就成為泡沫金屬，這樣可以制成輕得像軟木塞似的泡沫鋼，用它做機(jī)翼，又輕又結(jié)實(shí)。同樣的道理，在失重的條件下，混合物可以均勻地混合，由此可以制成地面上不能得到特種合金。電子工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、核工業(yè)等部門，對(duì)高純度材料的需要不斷增加，其純度要求為“6個(gè)9至8個(gè)9”即99.9999%99.9999%。在地面上，冶煉金屬需在容器內(nèi)進(jìn)行，總會(huì)有一些容器的微量元素?fù)饺氲奖灰睙挼慕饘僦小６谔罩械摹皯腋∫睙挕笔窃谑е貤l件下進(jìn)行的，不需要用容器，消除了容器對(duì)材料的污染，可獲得純度極高的產(chǎn)品。在電子技術(shù)中所用的晶體，在地面上生長(zhǎng)時(shí)，由于受重力影響，晶體的大小受到限制，而且要受到容器的污染；在失重條件下，晶體的生長(zhǎng)是均勻的，生長(zhǎng)出來的晶體也要大得多。在不久的將來，如能在太空建立起工廠。生產(chǎn)出砷化鎵的純晶體，它要比現(xiàn)有的硅晶體優(yōu)越得多，將會(huì)引起電子技術(shù)的重大突破。在太空失重的條件下，會(huì)生產(chǎn)出地面上難以生產(chǎn)的一系列產(chǎn)品。建立空間工廠，已經(jīng)不再是幻想，科學(xué)家們要在太空中做各種實(shí)驗(yàn)，青年學(xué)生也可以提出自己的太空試驗(yàn)設(shè)想，展開你想象的翅膀，為宇宙開發(fā)貢獻(xiàn)一份力量吧！