תנועה של גוף נופל בחופשיות. כיצד לחשב שיעור נפילה

נפילה חופשית של גוף היא תנועתו המשתנה באופן אחיד, המתרחשת בהשפעת כוח הכבידה. ברגע זה, כוחות אחרים שיכולים לפעול על הגוף נעדרים או כל כך קטנים עד שהשפעתם לא נלקחת בחשבון. לדוגמה, כאשר צניחה חופשית קופץ ממטוס, בשניות הראשונות לאחר הקפיצה, הוא נופל במצב חופשי. פרק זמן קצר זה מאופיין בתחושת חוסר משקל, בדומה לזו שחווים אסטרונאוטים על סיפון חללית.

ההיסטוריה של גילוי התופעה

מדענים למדו על נפילה חופשית של גוף עוד בימי הביניים: אלברט מסקסוניה וניקולאי אורם חקרו תופעה זו, אך חלק מהמסקנות שלהם היו שגויות. לדוגמה, הם טענו שמהירותו של חפץ כבד נופל עולה ביחס ישר למרחק שעבר. בשנת 1545, המדען הספרדי ד' סוטו תיקן טעות זו, וקבע את העובדה שמהירותו של גוף נופל עולה ביחס לזמן שעובר מתחילת נפילתו של עצם זה.

בשנת 1590, הפיזיקאי האיטלקי גלילאו גלילייגיבש חוק הקובע תלות ברורה של הדרך שעבר חפץ נופל בזמן. המדענים גם הוכיחו שבהיעדר התנגדות אוויר, כל העצמים על פני כדור הארץ נופלים באותה תאוצה, אם כי לפני גילויו היה מקובל שעצמים כבדים נופלים מהר יותר.

ערך חדש התגלה - האצת כוח המשיכה, המורכב משני מרכיבים: תאוצות כבידה וצנטריפוגליות. תאוצת הנפילה החופשית מסומנת באות g ויש לה ערך שונה עבור נקודות שונות על הגלובוס: מ-9.78 מ'/שנ' 2 (אינדיקטור לקו המשווה) ועד 9.83 מ'/שנ' 2 (ערך התאוצה בקטבים). דיוק האינדיקטורים מושפע מקו אורך, קו רוחב, שעה ביום וכמה גורמים אחרים.

הערך הסטנדרטי של g נחשב כשווה ל-9.80665 m/s 2 . בחישובים פיזיקליים שאינם דורשים דיוק גבוה, ערך התאוצה נלקח כ-9.81 מ'/ש' 2. כדי להקל על החישובים, מותר לקחת את הערך של g שווה ל-10 m/s 2.

על מנת להדגים כיצד עצם נופל בהתאם לתגליתו של גלילאו, מדענים מסדרים ניסוי כזה: עצמים בעלי מסות שונות מונחים בצינור זכוכית ארוך, אוויר נשאב החוצה מהצינור. לאחר מכן, הצינור הופך, כל העצמים תחת פעולת הכבידה נופלים בו זמנית לתחתית הצינור, ללא קשר למסה שלהם.

כאשר אותם עצמים מונחים בכל תווך, יחד עם כוח הכבידה, פועל עליהם כוח ההתנגדות, ולכן העצמים, בהתאם למסה, צורתם וצפיפותם, יפלו בזמנים שונים.

נוסחאות לחישובים

ישנן נוסחאות שניתן להשתמש בהן לחישוב אינדיקטורים שונים הקשורים לנפילה חופשית. הם משתמשים בכאלה מוסכמות:

u היא המהירות הסופית שבה הגוף הנחקר נע, m/s;
h הוא הגובה שממנו נע הגוף הנחקר, m;
t - זמן התנועה של הגוף הנחקר, s;
g - תאוצה (ערך קבוע שווה ל-9.8 מ'/שנ' 2).

הנוסחה לקביעת המרחק שעבר עצם נופל במהירות סופיים ידועים ובזמן הנפילה: h = ut /2.

הנוסחה לחישוב המרחק שעבר עצם נופל מתוך ערך קבוע g וזמן: h = gt 2 /2.

הנוסחה לקביעת מהירות עצם נופל בסוף הנפילה עם זמן נפילה ידוע: u = gt.

הנוסחה לחישוב מהירות של חפץ בסוף הנפילה, אם ידוע הגובה ממנו נופל החפץ הנחקר: u = √2 gh.

אם אינך מתעמק בידע מדעי, ההגדרה היומיומית של תנועה חופשית מרמזת על תנועה של גוף באטמוספרה של כדור הארץ, כאשר הוא אינו מושפע מגורמים זרים כלשהם, למעט התנגדות האוויר שמסביב וכוח המשיכה.

בתקופות שונות, מתנדבים מתחרים זה בזה, מנסים לקבוע שיא אישי. בשנת 1962 קבע צניחה חופשית מברית המועצות, יבגני אנדרייב, שיא שנרשם בספר השיאים של גינס: תוך כדי צניחה חופשית בנפילה חופשית הוא עבר מרחק של 24,500 מ', במהלך הקפיצה לא נעשה שימוש במצנח בלימה. .

בשנת 1960 ביצע ד.קיטינגר האמריקני קפיצת צניחה מגובה של 31 אלף מטרים, אך באמצעות מתקן צניחה-בלמים.

ב-2005 נרשמה מהירות שיא בנפילה חופשית - 553 קמ"ש, וכעבור שבע שנים נקבע שיא חדש - מהירות זו הוגדלה ל-1342 קמ"ש. השיא הזה שייך לצנחן הרחפנים האוסטרי פליקס באומגרטנר, שידוע בכל העולם בזכות הפעלולים המסוכנים שלו.

וִידֵאוֹ

צפו בסרטון מעניין ואינפורמטיבי שיספר לכם על מהירות נפילת הגופים.

נפילה חופשית היא תנועה של גופים רק בהשפעת המשיכה של כדור הארץ (בהשפעת כוח הכבידה)

בתנאים של כדור הארץ, נפילת גופים נחשבת חופשית על תנאי, מכיוון כאשר גוף נופל באוויר, תמיד יש כוח התנגדות אוויר.

נפילה חופשית אידיאלית אפשרית רק בוואקום, שבו אין כוח התנגדות אוויר, וללא קשר למסה, צפיפות וצורה, כל הגופים נופלים באותה מהירות, כלומר בכל רגע של זמן, לגופים יש אותן מהירויות ותאוצות מיידיות.

אפשר לראות את הנפילה החופשית האידיאלית של גופים בצינור ניוטון אם שואבים ממנו אוויר בעזרת משאבה.

בנימוקים נוספים ובפתרון בעיות, אנו מזניחים את כוח החיכוך נגד האוויר ורואים בנפילת גופות בתנאים יבשתיים כחופשית באופן אידיאלי.

האצה של כוח המשיכה

בנפילה חופשית, כל הגופים הסמוכים לפני כדור הארץ, ללא קשר למסה שלהם, רוכשים את אותה תאוצה, הנקראת האצה של נפילה חופשית.
הסמל להאצת נפילה חופשית הוא g.

תאוצת הנפילה החופשית על פני כדור הארץ שווה בערך ל:
g = 9.81m/s2.

האצת הנפילה החופשית מכוונת תמיד למרכז כדור הארץ.

סמוך לפני השטח של כדור הארץ, גודל כוח הכבידה נחשב קבוע, לכן, נפילה חופשית של גוף היא תנועה של גוף תחת פעולת כוח קבוע. לכן, נפילה חופשית היא תנועה מואצת באופן אחיד.

וקטור הכבידה ותאוצת הנפילה החופשית שנוצרת על ידו מכוונים תמיד לאותו כיוון.

כל הנוסחאות לתנועה מואצת אחידה ישימות לנפילה חופשית של גופים.

הערך של מהירות הנפילה החופשית של גוף בכל זמן נתון:

תנועת גוף:

במקרה זה, במקום להאיץ א,האצת הנפילה החופשית מוכנסת לנוסחאות לתנועה מואצת אחידה ז=9.8 מ'/שנ'2.

בתנאים של נפילה אידיאלית, גופים הנופלים מאותו גובה מגיעים אל פני כדור הארץ, בעלי אותן מהירויות ומבלים אותו זמן בנפילה.

בנפילה חופשית אידיאלית, הגוף חוזר לכדור הארץ במהירות השווה למודול המהירות ההתחלתי.

זמן נפילת הגוף שווה לזמן התנועה כלפי מעלה מרגע הזריקה ועד לעצירה מוחלטת בנקודה הגבוהה ביותר של הטיסה.

רק בקטבים של כדור הארץ גופים נופלים בצורה אנכית בהחלט. בכל שאר הנקודות של הפלנטה, מסלולו של גוף הנופל בחופשיות סוטה מזרחה עקב כוח הקריוליס הנובע במערכות מסתובבות (כלומר, השפעת סיבוב כדור הארץ סביב צירו משפיעה).

האם אתה יודע

מהי נפילת הגופים בתנאים אמיתיים?

אם אקדח נורה בצורה אנכית כלפי מעלה, אז, בהתחשב בכוח החיכוך נגד האוויר, כדור הנופל בחופשיות מכל גובה יקבל מהירות של לא יותר מ-40 מ'/שניות ליד הקרקע.

בתנאים אמיתיים, עקב הימצאות כוח חיכוך על האוויר, האנרגיה המכנית של הגוף מומרת חלקית לאנרגיה תרמית. כתוצאה מכך, גובה ההרמה המרבי של הגוף מתברר כפחות ממה שהוא יכול להיות בעת תנועה בחלל חסר אוויר, ובכל נקודת מסלול במהלך הירידה, המהירות מתבררת כנמוכה מהמהירות ב- מַעֲלֶה.

בנוכחות חיכוך, לגופים נופלים יש תאוצה שווה ל-g רק ברגע התנועה הראשוני. ככל שהמהירות עולה, התאוצה יורדת, תנועת הגוף נוטה להיות אחידה.

עשה זאת בעצמך

איך גופות נופלות מתנהגות בתנאים אמיתיים?

קח דיסק קטן עשוי פלסטיק, קרטון עבה או דיקט. גזרו דיסק בקוטר זהה מנייר רגיל. הרימו אותם, מחזיקים בידיים שונות, לאותו גובה ושחררו בו זמנית. דיסק כבד ייפול מהר יותר מאשר קל. בעת נפילה, שני כוחות פועלים בו-זמנית על כל דיסק: כוח הכבידה וכוח התנגדות האוויר. בתחילת הנפילה, כוח הכבידה וכתוצאה מכך כוח התנגדות האוויר יהיו גדולים יותר עבור גוף בעל מסה גדולה יותר, והתאוצה של גוף כבד יותר תהיה גדולה יותר. ככל שמהירות הגוף עולה, כוח התנגדות האוויר גדל ומשווה בהדרגה את גודלו לכוח הכובד, הגופים הנופלים מתחילים לנוע באופן שווה, אך במהירויות שונות (לגוף כבד יותר יש מהירות גבוהה יותר).
בדומה לתנועה של נפילת דיסק, אפשר להתייחס לתנועה של צנחן נופל תוך כדי קפיצה ממטוס מגובה רב.

הניחו דיסקית נייר קלה על גבי דיסקית פלסטיק או דיקט כבדה יותר, הרימו אותם ושחררו אותם במקביל. במקרה זה, הם ייפלו באותו זמן. כאן, התנגדות האוויר פועלת רק על הדיסק התחתונה הכבדה, וכוח הכבידה מעניק תאוצות שוות לגופים, ללא קשר למסה שלהם.

כמעט בדיחה

הפיזיקאי הפריזאי לנורמנד, שחי במאה ה-18, לקח מטריות גשם רגילות, תיקן את קצות החישורים וקפץ מגג הבית. ואז, מעודד מהצלחתו, הוא הכין מטריה מיוחדת עם מושב נצרים ומיהר לרדת מהמגדל במונפלייה. למטה הוא היה מוקף בצופים נלהבים. מה השם של המטריה שלך? מַצנֵחַ! – ענה לינורמנד (התרגום המילולי של מילה זו מצרפתית הוא "נגד הנפילה").

מעניין

אם יקדחו את כדור הארץ ויזרקו לתוכו אבן, מה יקרה לאבן?
האבן תיפול, תקבל מהירות מרבית באמצע השביל, ואז היא תעוף באינרציה ותגיע לצד הנגדי של כדור הארץ, ומהירותה הסופית תהיה שווה לזו ההתחלתית. תאוצת הנפילה החופשית בתוך כדור הארץ פרופורציונלית למרחק למרכז כדור הארץ. האבן תנוע כמו משקולת על קפיץ, לפי חוק הוק. אם המהירות ההתחלתית של האבן היא אפס, אזי תקופת התנודה של האבן בפיר שווה לתקופת הסיבוב של הלוויין ליד פני כדור הארץ, ללא קשר לאופן חפירת הפיר הישר: דרך המרכז של כדור הארץ או לאורך כל אקורד.

הוא לקח שני צינורות זכוכית, שנקראו צינורות ניוטון, ושאב מהם אוויר (איור 1). אחר כך הוא מדד את זמן הנפילה של כדור כבד ונוצה קלה בצינורות האלה. התברר שהם נופלים באותו זמן.

אנו רואים שאם נסיר את התנגדות האוויר, אז שום דבר לא ימנע לא מהנוצה ולא מהכדור ליפול - הם ייפלו בחופשיות. תכונה זו היא שהיווה את הבסיס להגדרה של נפילה חופשית.

נפילה חופשית היא תנועה של גוף רק בהשפעת כוח המשיכה, בהיעדר פעולת כוחות אחרים.

מהי נפילה חופשית? אם תרימו חפץ כלשהו ותשחררו אותו, אזי המהירות של החפץ תשתנה, מה שאומר שהתנועה מואצת, אפילו מואצת באופן אחיד.

בפעם הראשונה שהנפילה החופשית של גופות מואצת באופן אחיד, הכריז גלילאו גליליי והוכיח. הוא מדד את התאוצה שבה גופים כאלה נעים, היא נקראת האצה של נפילה חופשית, והיא בערך 9.8 מ'/שנ' 2.

לפיכך, נפילה חופשית היא מקרה מיוחד של תנועה מואצת אחידה. לפיכך, עבור תנועה זו, כל המשוואות שהתקבלו תקפות:

עבור הקרנת המהירות: V x \u003d V 0x + a x t

להקרנת תנועה: S x \u003d V 0x t + a x t 2 / 2

קביעת מיקום הגוף בכל עת: x(t) = x 0 + V 0x t + a x t 2 /2

x פירושו שיש לנו תנועה ישרה, לאורך ציר ה-x, אותה בחרנו באופן מסורתי אופקית.

אם הגוף זז אנכית, אז נהוג לייעד את ציר ה-y ונקבל (איור 2):

אורז. 2. תנועה אנכית של הגוף ()

המשוואות לובשות את הצורה הזהה לחלוטין הבאה, כאשר g היא תאוצת הנפילה החופשית, h היא התזוזה בגובה. שלוש המשוואות הללו מתארות כיצד לפתור את הבעיה העיקרית של המכניקה במקרה של נפילה חופשית.

הגוף נזרק אנכית כלפי מעלה במהירות התחלתית V 0 (איור 3). מצא את הגובה שאליו זורקים את הגופה. אנו כותבים את משוואת התנועה של הגוף הזה:

אורז. 3. דוגמה למשימה ()

הכרת המשוואות הפשוטות ביותר אפשרה לנו למצוא את הגובה שאליו נוכל לזרוק את הגוף.

גודל האצת הנפילה החופשית תלוי בקו הרוחב הגיאוגרפי של האזור, בקטבים הוא מקסימום ובקו המשווה הוא מינימום. בנוסף, האצת הנפילה החופשית תלויה בהרכב קרום כדור הארץ מתחת למקום בו אנו נמצאים. אם יש מרבצים של מינרלים כבדים, הערך של g יהיה קצת יותר, אם יש חללים, אז זה יהיה קצת פחות. שיטה זו משמשת גיאולוגים כדי לקבוע מרבצים של עפרות כבדות או גזים, נפט, זה נקרא גרבימטריה.

אם אנחנו רוצים לתאר במדויק את תנועתו של גוף הנופל על פני כדור הארץ, אז עלינו לזכור שהתנגדות האוויר עדיין קיימת.

הפיזיקאי הפריזאי לנורמנד במאה ה-18, לאחר שקבע את קצות החישורים על מטריה רגילה, קפץ מגג הבית. מעודד מהצלחתו, הוא הכין מטרייה מיוחדת עם מושב וקפץ ממגדל בעיר מונטיליה. הוא קרא להמצאה שלו מצנח, שפירושו בצרפתית "נגד נפילה".

גלילאו גליליי היה הראשון שהראה שזמן נפילת הגוף לכדור הארץ אינו תלוי במסה שלו, אלא נקבע על פי מאפייני כדור הארץ עצמו. כדוגמה, הוא הביא ויכוח על נפילת גוף עם מסה מסוימת לאורך תקופה. כאשר הגוף הזה מחולק לשני חצאים זהים, הם מתחילים ליפול, אבל אם מהירות הנפילה של הגוף וזמן הנפילה תלויים במסה, אז הם צריכים ליפול לאט יותר, אבל איך? אחרי הכל, המסה הכוללת שלהם לא השתנתה. למה? אולי חצי אחד מונע מהחצי השני ליפול? אנו מגיעים לסתירה, כלומר ההנחה שקצב הנפילה תלוי במסת הגוף אינה הוגנת.

לכן, הגענו להגדרה הנכונה של נפילה חופשית.

נפילה חופשית היא תנועה של גוף רק בהשפעת כוח הכבידה. שום כוחות אחרים לא פועלים על הגוף.

אנחנו רגילים להשתמש בערך תאוצת הכבידה של 9.8 מ/ש 2, זה הערך הנוח ביותר לפיזיולוגיה שלנו. אנו יודעים שתאוצת הכבידה תשתנה לפי מיקום גיאוגרפי, אך השינויים הללו זניחים. מהם הערכים של האצת הנפילה החופשית על גרמי שמיים אחרים? איך לחזות האם קיום נוח של אדם אפשרי שם? זכור את נוסחת הנפילה החופשית (איור 4):

אורז. 4. טבלת האצת הנפילה החופשית על כוכבי הלכת ()

ככל שהגוף השמימי מסיבי יותר, תאוצת הנפילה החופשית עליו גדולה יותר, כך העובדה שגוף אנושי נמצא עליו יותר בלתי אפשרית. בידיעה של האצת הנפילה החופשית על גרמי שמיים שונים, נוכל לקבוע את הצפיפות הממוצעת של גרמי השמיים הללו, ובידיעה של הצפיפות הממוצעת, נוכל לחזות ממה מורכבים הגופים הללו, כלומר לקבוע את המבנה שלהם.

אנחנו מדברים על העובדה שמדידות האצת הנפילה החופשית בנקודות שונות על פני כדור הארץ הן השיטה החזקה ביותר לחקירה גיאולוגית. בדרך זו, מבלי לחפור בורות, לא להסתער על בארות, מכרות, ניתן לקבוע נוכחות של מינרלים בעובי קרום כדור הארץ. הדרך הראשונה היא למדוד את האצת הנפילה החופשית בעזרת מאזני קפיץ גיאולוגיים, יש להם רגישות פנומנלית, עד למיליוניות הגרם (איור 5).

הדרך השנייה היא בעזרת מטוטלת מתמטית מאוד מדויקת, מכיוון שלדעת את תקופת התנודה של המטוטלת, ניתן לחשב את תאוצת הנפילה החופשית: ככל שהתקופה קטנה יותר, האצת הנפילה החופשית גדולה יותר. המשמעות היא שבאמצעות מדידת האצה של הנפילה החופשית בנקודות שונות על פני כדור הארץ בעזרת מטוטלת מדויקת מאוד, ניתן לראות אם היא הפכה גדולה יותר או קטנה יותר.

מה הנורמה לגודל האצת הנפילה החופשית? הגלובוס אינו כדור מושלם, אלא גיאואיד, כלומר, הוא פחוס מעט בקטבים. זה אומר שבקטבים הערך של האצת הנפילה החופשית יהיה גדול יותר מאשר בקו המשווה, בקו המשווה הוא מינימלי, אבל באותו קו רוחב גיאוגרפי זה צריך להיות זהה. משמעות הדבר היא שעל ידי מדידת האצה של הנפילה החופשית בנקודות שונות באותו קו רוחב, אנו יכולים לשפוט לפי השינוי שלה את נוכחותם של מאובנים מסוימים. שיטה זו נקראת חיפוש גרבימטרי, שבזכותה התגלו מרבצי נפט בקזחסטן ובמערב סיביר.

נוכחות של מינרלים, משקעים של חומרים כבדים או חללים יכולים להשפיע לא רק על עוצמת האצה של הנפילה החופשית, אלא גם על הכיוון שלה. אם נמדוד את תאוצת הכבידה ליד הר גדול, אז הגוף המאסיבי הזה ישפיע על כיוון תאוצת הכבידה, כי הוא ימשוך גם מטוטלת מתמטית, שבאמצעותה נמדוד את תאוצת הכבידה.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. פיזיקה (רמה בסיסית) - מ': מנמוזינה, 2012.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I. פיזיקה כיתה י'. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. פיזיקה - 9, מוסקבה, חינוך, 1990.

שיעורי בית

איזה סוג של תנועה היא נפילה חופשית?
מהם המאפיינים של נפילה חופשית?
איזה ניסיון מראה שכל הגופים על פני כדור הארץ נופלים באותה תאוצה?

פורטל האינטרנט Class-fizika.narod.ru ().
פורטל האינטרנט Nado5.ru ().
פורטל האינטרנט Fizika.in ().

במכניקה הקלאסית, המצב של עצם שנע בחופשיות בשדה כבידה נקרא נפילה חופשית. אם עצם נופל באטמוספירה, פועל עליו כוח גרירה נוסף ותנועתו תלויה לא רק בתאוצת הכבידה, אלא גם במסה שלו, בחתך ובגורמים נוספים. עם זאת, רק כוח אחד פועל על גוף הנופל בוואקום, כלומר כוח הכבידה.

דוגמאות לנפילה חופשית הן חלליות ולוויינים במסלול כדור הארץ, מכיוון שהם מושפעים מהכוח היחיד - כוח הכבידה. גם כוכבי הלכת המקיפים את השמש נמצאים בנפילה חופשית. גם עצמים הנופלים לקרקע במהירות נמוכה יכולים להיחשב לנפילה חופשית, שכן במקרה זה התנגדות האוויר זניחה וניתן להזניח. אם הכוח היחיד הפועל על עצמים הוא כוח הכבידה, ואין התנגדות אוויר, התאוצה זהה עבור כל העצמים ושווה להאצת הנפילה החופשית על פני כדור הארץ של 9.8 מטר לשנייה לשנייה (m/s²) ) או 32.2 רגל לשנייה לשנייה (ft/s²). על פני השטח של גופים אסטרונומיים אחרים, תאוצת הנפילה החופשית תהיה שונה.

צוללים כמובן אומרים שלפני פתיחת המצנח הם נמצאים בנפילה חופשית, אך למעשה, צניחה חופשית לעולם לא יכולה להיות בצניחה חופשית, גם אם המצנח טרם נפתח. כן, צונח חופשי ב"נפילה חופשית" מושפע מכוח הכבידה, אבל הוא מושפע גם מהכוח ההפוך - התנגדות האוויר, וכוח התנגדות האוויר קטן רק במעט מכוח המשיכה של כדור הארץ.

אם לא הייתה התנגדות אוויר, מהירותו של גוף בנפילה חופשית הייתה עולה ב-9.8 מ'/שנייה בכל שנייה.

המהירות והמרחק של גוף נופל בחופשיות מחושבים באופן הבא:

v₀ - מהירות התחלתית (m/s).

v- מהירות אנכית סופית (m/s).

ח₀ - גובה התחלתי (מ').

ח- גובה ירידה (מ').

ט- זמן סתיו (ים).

ז- האצת נפילה חופשית (9.81 מ'/שנ'2 על פני כדור הארץ).

אם v₀=0 ו ח₀=0, יש לנו:

אם ידוע שעת הנפילה החופשית:

אם מרחק הנפילה החופשית ידוע:

אם המהירות הסופית של נפילה חופשית ידועה:

נוסחאות אלה משמשות במחשבון נפילה חופשית זה.

בנפילה חופשית, כשאין כוח לתמוך בגוף, יש חוסר משקל. חוסר משקל הוא היעדר כוחות חיצוניים הפועלים על הגוף מהרצפה, הכיסא, השולחן וחפצים אחרים מסביב. במילים אחרות, תמכו בכוחות התגובה. בדרך כלל כוחות אלו פועלים בכיוון הניצב למשטח המגע עם התמיכה, ולרוב אנכית כלפי מעלה. אפשר להשוות חוסר משקל לשחייה במים, אבל בצורה כזו שהעור לא מרגיש את המים. כולם מכירים את ההרגשה הזו של המשקל שלו כשעולים לחוף אחרי שחייה ארוכה בים. לכן משתמשים בבריכות מים כדי לדמות חוסר משקל במהלך אימון של קוסמונאוטים ואסטרונאוטים.

כשלעצמו, שדה הכבידה אינו יכול ליצור לחץ על הגוף שלך. לכן, אם אתה נמצא במצב של נפילה חופשית בחפץ גדול (למשל במטוס), שגם הוא במצב זה, לא פועלים על גופך כוחות חיצוניים של אינטראקציה בין הגוף לתמיכה. תחושת חוסר משקל, כמעט כמו במים.

מטוס אימון ללא משקלנועד ליצור חוסר משקל לטווח קצר לצורך אימון קוסמונאוטים ואסטרונאוטים וכן לביצוע ניסויים שונים. מטוסים כאלה היו ופועלים כיום במספר מדינות. לפרקי זמן קצרים, הנמשכים כ-25 שניות בכל דקת טיסה, המטוס נמצא במצב של חוסר משקל, כלומר אין תגובת תמיכה לאנשים בו.

מטוסים שונים שימשו כדי לדמות חוסר משקל: בברית המועצות וברוסיה, מאז 1961, נעשה שימוש במטוסי ייצור מתוקנים Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK ו-Il-76MDK. בארצות הברית, אסטרונאוטים התאמנו מאז 1959 על מטוסי AJ-2, C-131, KC-135 ומטוסי בואינג 727-200. באירופה, המרכז הלאומי לחקר החלל (CNES, צרפת) משתמש ב-Airbus A310 לאימון בחוסר משקל. השינוי כולל חידוד של מערכות הדלק, ההידראוליות ועוד כמה מערכות על מנת להבטיח את פעולתן הרגילה בתנאים של חוסר משקל לטווח קצר, כמו גם חיזוק הכנפיים כך שהמטוס יוכל לעמוד בתאוצות מוגברות (עד 2G ).

למרות העובדה שלפעמים כשמתארים את תנאי הנפילה החופשית במהלך טיסה בחלל במסלול סביב כדור הארץ, מדברים על היעדר כוח הכבידה, כמובן שכוח המשיכה קיים בכל חללית. מה שחסר הוא משקל, כלומר כוח התגובה של התמיכה על העצמים בחללית, הנעים בחלל באותה תאוצת כבידה, שרק מעט פחותה מזו שבכדור הארץ. לדוגמה, במסלול כדור הארץ בגובה של 350 ק"מ, שבו תחנת החלל הבינלאומית (ISS) טסה סביב כדור הארץ, תאוצת הכבידה היא 8.8 מ"ר לשנייה, שהם רק 10% פחות מאשר על פני כדור הארץ.

כדי לתאר את התאוצה האמיתית של עצם (בדרך כלל מטוס) ביחס להאצת הנפילה החופשית על פני כדור הארץ, בדרך כלל משתמשים במונח מיוחד - להעמיס יותר מדי. אם אתה שוכב, יושב או עומד על הקרקע, הגוף שלך מושפע מעומס יתר של 1 גרם (כלומר, אין כזה). מצד שני, אם אתה במטוס ממריא, אתה חווה בערך 1.5 גרם. אם אותו מטוס יבצע פנייה הדוקה מתואמת, הנוסעים עשויים לחוות עד 2 גרם, כלומר משקלם הוכפל.

אנשים רגילים לחיות בהיעדר עומס יתר (1 גרם), ולכן כל עומס יתר משפיע מאוד על גוף האדם. כמו במטוסי מעבדה אפס כבידה, בהם יש לשנות את כל מערכות הטיפול בנוזלים על מנת לתפקד בצורה נכונה בתנאי G אפס (חוסר משקל) ואף שליליים, גם אנשים זקוקים לעזרה ו"שינוי" דומה כדי לשרוד בתנאים כאלה. אדם לא מאומן יכול לאבד את ההכרה ב-3-5 גרם (תלוי בכיוון העומס), שכן עומס כזה מספיק כדי למנוע מהמוח חמצן, מכיוון שהלב לא יכול לספק לו מספיק דם. בהקשר זה, טייסים ואסטרונאוטים צבאיים מתאמנים על צנטריפוגות תנאי עומס יתר גבוהכדי למנוע אובדן הכרה במהלכם. כדי למנוע אובדן ראייה והכרה לטווח קצר, אשר בתנאי העבודה עלול להיות קטלני, טייסים, קוסמונאוטים ואסטרונאוטים לובשים חליפות פיצוי גבהים המגבילות את יציאת הדם מהמוח בזמן עומס יתר על ידי מתן לחץ אחיד על כל פני השטח של גוף האדם.