Laisvai krintančio kūno judėjimas. Kaip apskaičiuoti kritimo greitį

Laisvas kūno kritimas – tai tolygiai kintamas jo judėjimas, vykstantis veikiant gravitacijai. Šiuo metu kitų jėgų, galinčių veikti kūną, arba nėra, arba jos yra tokios mažos, kad į jų įtaką neatsižvelgiama. Pavyzdžiui, kai parašiutininkas iššoka iš lėktuvo, pirmas kelias sekundes po šuolio, jis krenta laisvoje būsenoje. Šiam trumpam laikotarpiui būdingas nesvarumo jausmas, panašus į tą, kurį patiria astronautai erdvėlaivyje.

Reiškinio atradimo istorija

Apie laisvą kūno kritimą mokslininkai sužinojo dar viduramžiais: Albertas Saksonietis ir Nikolajus Oremas tyrinėjo šį reiškinį, tačiau kai kurios jų išvados buvo klaidingos. Pavyzdžiui, jie teigė, kad krintančio sunkaus daikto greitis didėja tiesiogiai proporcingai nuvažiuotam atstumui. 1545 metais ispanų mokslininkas D. Soto ištaisė šią klaidą, nustatydamas faktą, kad krintančio kūno greitis didėja proporcingai laikui, kuris praeina nuo šio objekto kritimo pradžios.

Italų fizikas Galilėjus Galilėjus 1590 m suformulavo dėsnį, kuris nustato aiškią krintančio objekto nueito kelio priklausomybę nuo laiko. Mokslininkai taip pat įrodė, kad nesant oro pasipriešinimo, visi objektai Žemėje krenta tokiu pačiu pagreičiu, nors iki jo atradimo buvo visuotinai priimta, kad sunkūs objektai krenta greičiau.

Buvo atrasta nauja vertybė - gravitacijos pagreitis, kuris susideda iš dviejų komponentų: gravitacinio ir išcentrinio pagreičio. Laisvo kritimo pagreitis žymimas raide g ir turi skirtingą reikšmę skirtinguose Žemės rutulio taškuose: nuo 9,78 m / s 2 (pusiaujo rodiklis) iki 9,83 m / s 2 (pagreičio vertė poliuose). Rodiklių tikslumą įtakoja ilguma, platuma, paros laikas ir kai kurie kiti veiksniai.

Standartinė g reikšmė laikoma lygi 9,80665 m/s 2 . Atliekant fizinius skaičiavimus, kuriems nereikia didelio tikslumo, pagreičio vertė yra 9,81 m / s 2. Kad būtų lengviau atlikti skaičiavimus, g vertė gali būti lygi 10 m / s 2.

Siekdami parodyti, kaip objektas krenta pagal Galilėjaus atradimą, mokslininkai surengė tokį eksperimentą: skirtingos masės objektai dedami į ilgą stiklinį vamzdelį, iš vamzdelio išpumpuojamas oras. Po to vamzdis apverčiamas, visi gravitacijos veikiami objektai vienu metu krinta į vamzdžio dugną, nepaisant jų masės.

Į bet kurią terpę patalpinus tuos pačius objektus, kartu su gravitacijos jėga juos veikia pasipriešinimo jėga, todėl objektai, priklausomai nuo jų masės, formos ir tankio, kris skirtingu metu.

Skaičiavimų formulės

Yra formulės, pagal kurias galima apskaičiuoti įvairius su laisvu kritimu susijusius rodiklius. Jie naudoja tokius konvencijos:

u – galutinis greitis, kuriuo tiriamas kūnas juda, m/s;
h – aukštis, nuo kurio juda tiriamasis kūnas, m;
t - tiriamo kūno judėjimo laikas, s;
g - pagreitis (pastovi vertė lygi 9,8 m / s 2).

Krintančio objekto nuvažiuoto atstumo nustatymo galutiniu greičiu ir žinomu kritimo laiku formulė: h = ut /2.

Krintančio objekto nuvažiuoto atstumo iš pastovios reikšmės g ir laiko apskaičiavimo formulė: h = gt 2 /2.

Krintančio objekto greičio nustatymo kritimo pabaigoje formulė su žinomu kritimo laiku: u = gt.

Objekto greičio skaičiavimo kritimo pabaigoje formulė, jei žinomas aukštis, iš kurio krenta tiriamas objektas: u = √2 gh.

Jei nesigilini į mokslo žinias, kasdienis laisvo judėjimo apibrėžimas reiškia kūno judėjimą žemės atmosferoje, kai jo neveikia jokie pašaliniai veiksniai, išskyrus supančio oro pasipriešinimą ir gravitaciją.

Įvairiu metu savanoriai varžosi tarpusavyje, bando pasiekti asmeninį rekordą. 1962 metais SSRS parašiutininkas bandomasis Jevgenijus Andrejevas pasiekė rekordą, kuris buvo įrašytas į Gineso rekordų knygą: šokdamas parašiutu laisvo kritimo metu įveikė 24 500 m atstumą, šuolio metu nebuvo naudojamas stabdantis parašiutas. .

1960 metais amerikietis D.Kittingeris atliko šuolį parašiutu iš 31 tūkstančio metrų aukščio, tačiau naudodamas parašiuto-stabdžių instaliaciją.

2005 metais buvo užfiksuotas rekordinis greitis laisvo kritimo metu – 553 km/val., o po septynerių metų buvo pasiektas naujas rekordas – šis greitis padidintas iki 1342 km/val. Šis rekordas priklauso austrų parašiutininkui Felixui Baumgartneriui, kuris visame pasaulyje žinomas dėl pavojingų triukų.

Vaizdo įrašas

Žiūrėkite įdomų ir informatyvų vaizdo įrašą, kuriame papasakosite apie krentančių kūnų greitį.

Laisvas kritimas – tai kūnų judėjimas tik veikiant Žemės traukai (veikiant gravitacijai)

Žemės sąlygomis kūnų kritimas laikomas sąlyginai laisvu, nes Kai kūnas patenka į orą, visada atsiranda oro pasipriešinimo jėga.

Idealus laisvasis kritimas galimas tik vakuume, kur nėra oro pasipriešinimo jėgos ir, nepaisant masės, tankio ir formos, visi kūnai krenta vienodai greitai, t.y., bet kuriuo laiko momentu kūnai turi vienodus momentinius greičius ir pagreičius.

Idealų laisvą kūnų kritimą Niutono vamzdyje galima stebėti, jei iš jo siurbliu išpumpuojamas oras.

Toliau samprotaudami ir spręsdami problemas, nepaisome trinties prieš orą jėgos ir laikome kūnų kritimą antžeminėmis sąlygomis idealiai laisvu.

GRAVITACIJOS PAGREITIMAS

Laisvo kritimo metu visi kūnai, esantys šalia Žemės paviršiaus, nepriklausomai nuo jų masės, įgyja vienodą pagreitį, vadinamą laisvojo kritimo pagreičiu.
Laisvo kritimo pagreičio simbolis yra g.

Laisvo kritimo pagreitis Žemėje yra maždaug lygus:
g = 9,81 m/s2.

Laisvo kritimo pagreitis visada nukreiptas į Žemės centrą.

Netoli Žemės paviršiaus gravitacijos jėgos dydis laikomas pastoviu, todėl laisvasis kūno kritimas yra kūno judėjimas veikiant pastoviai jėgai. Todėl laisvas kritimas yra tolygiai pagreitintas judėjimas.

Gravitacijos vektorius ir jo sukurtas laisvojo kritimo pagreitis visada nukreipti ta pačia kryptimi.

Visos tolygiai pagreitinto judėjimo formulės yra taikomos laisvam kūnų kritimui.

Kūno laisvojo kritimo greičio vertė bet kuriuo metu:

kūno judėjimas:

Šiuo atveju, užuot paspartinęs A, laisvojo kritimo pagreitis įvedamas į tolygiai pagreitinto judėjimo formules g=9,8m/s2.

Idealaus kritimo sąlygomis iš to paties aukščio krintantys kūnai pasiekia Žemės paviršių, jų greičiai vienodi ir krisdami praleidžia tiek pat laiko.

Idealaus laisvojo kritimo metu kūnas grįžta į Žemę greičiu, lygiu pradiniam greičio moduliui.

Kūno kritimo laikas yra lygus judėjimo aukštyn laikui nuo metimo momento iki visiško sustojimo aukščiausiame skrydžio taške.

Tik ties Žemės ašigaliais kūnai krenta griežtai vertikaliai. Visuose kituose planetos taškuose laisvai krintančio kūno trajektorija nukrypsta į rytus dėl besisukančiose sistemose atsirandančios Kariolio jėgos (t.y. veikia Žemės sukimosi aplink savo ašį įtaka).

AR TU ŽINAI

KAS YRA KŪNŲ KRITIMAS TIKROMIS SĄLYGOMIS?

Jei pistoletas šaudomas vertikaliai į viršų, tada, atsižvelgiant į trinties prieš orą jėgą, iš bet kokio aukščio laisvai krintanti kulka prie žemės įgis ne didesnį kaip 40 m/s greitį.

Realiomis sąlygomis dėl trinties jėgos buvimo ore kūno mechaninė energija iš dalies paverčiama šilumine energija. Dėl to maksimalus kūno kėlimo aukštis pasirodo mažesnis nei galėtų būti judant beorėje erdvėje, o bet kuriame trajektorijos taške nusileidimo metu greitis pasirodo mažesnis už greitį pakilimas.

Esant trinčiai, krintančių kūnų pagreitis lygus g tik pradiniu judėjimo momentu. Didėjant greičiui, pagreitis mažėja, kūno judesiai būna vienodi.

PASIDARYK PATS

Kaip krintantys kūnai elgiasi realiomis sąlygomis?

Paimkite nedidelį diską, pagamintą iš plastiko, storo kartono ar faneros. Iš paprasto popieriaus iškirpkite tokio pat skersmens diską. Pakelkite juos, laikydami skirtingomis rankomis, į tą patį aukštį ir vienu metu atleiskite. Sunkus diskas kris greičiau nei lengvas. Kritant kiekvieną diską vienu metu veikia dvi jėgos: gravitacijos jėga ir oro pasipriešinimo jėga. Kritimo pradžioje didesnės masės kūno gravitacijos ir oro pasipriešinimo jėga bus didesnė, o sunkesnio – pagreitis. Didėjant kūno greičiui, oro pasipriešinimo jėga didėja ir palaipsniui lyginama pagal dydį su gravitacijos jėga, krintantys kūnai pradeda judėti tolygiai, bet skirtingu greičiu (sunkesnis kūnas turi didesnį greitį).
Panašiai kaip krentančio disko judesys, galima laikyti parašiutininko, krentančio žemyn, šokant iš lėktuvo iš didelio aukščio, judesį.

Ant sunkesnio plastiko ar faneros disko uždėkite lengvą popierinį diską, pakelkite juos ir vienu metu atleiskite. Tokiu atveju jie kris tuo pačiu metu. Čia oro pasipriešinimas veikia tik sunkų apatinį diską, o gravitacija kūnams suteikia vienodus pagreičius, nepaisant jų masės.

BEVEIK JUOKAS

Paryžiaus fizikas Lenormandas, gyvenęs XVIII amžiuje, pasiėmė paprastus lietaus skėčius, sutvarkė stipinų galus ir nušoko nuo namo stogo. Tada, paskatintas sėkmės, jis pasigamino specialų skėtį su pinta sėdyne ir nuskubėjo žemyn nuo Monpeljė bokšto. Apačioje jį apsupo entuziastingi žiūrovai. Koks tavo skėčio pavadinimas? Parašiutas! - atsakė Lenormandas (pažodinis šio žodžio vertimas iš prancūzų kalbos yra „prieš kritimą“).

ĮDOMUS

Jei Žemė bus išgręžta ir į ją bus įmestas akmuo, kas atsitiks su akmeniu?
Akmuo kris, įgydamas maksimalų greitį tako viduryje, tada skris pagal inerciją ir pasieks priešingą Žemės pusę, o jo galutinis greitis bus lygus pradiniam. Laisvo kritimo pagreitis Žemės viduje yra proporcingas atstumui iki Žemės centro. Akmuo judės kaip svoris ant spyruoklės, pagal Huko dėsnį. Jei pradinis akmens greitis lygus nuliui, tai akmens svyravimų šachtoje periodas lygus palydovo apsisukimo prie Žemės paviršiaus periodui, neatsižvelgiant į tai, kaip iškastas tiesus kotas: per centrą. Žemės arba pagal bet kurį stygą.

Jis paėmė du stiklinius vamzdelius, kurie buvo vadinami Niutono vamzdeliais, ir iš jų išsiurbė orą (1 pav.). Tada jis išmatavo sunkaus rutulio ir lengvos plunksnos kritimo laiką šiuose vamzdeliuose. Paaiškėjo, kad jie krenta vienu metu.

Matome, kad jei pašalinsime oro pasipriešinimą, tai niekas netrukdys nukristi nei plunksnai, nei kamuoliui – jie kris laisvai. Būtent ši savybė ir sudarė laisvojo kritimo apibrėžimo pagrindą.

Laisvas kritimas – tai kūno judėjimas tik veikiamas gravitacijos, nesant kitų jėgų veikimo.

Kas yra laisvas kritimas? Jei paimsite kokį nors objektą ir atleisite, tada pasikeis objekto greitis, o tai reiškia, kad judėjimas pagreitėja, netgi tolygiai.

Galilėjus Galilėjus pareiškė ir įrodė pirmą kartą, kai laisvas kūnų kritimas yra vienodai paspartintas. Jis išmatavo pagreitį, kuriuo juda tokie kūnai, vadinamą laisvojo kritimo pagreičiu ir yra maždaug 9,8 m/s 2.

Taigi laisvasis kritimas yra ypatingas tolygiai pagreitinto judėjimo atvejis. Taigi šiam judėjimui galioja visos gautos lygtys:

greičio projekcijai: V x \u003d V 0x + a x t

judėjimo projekcijai: S x \u003d V 0x t + a x t 2/2

kūno padėties nustatymas bet kuriuo metu: x(t) = x 0 + V 0x t + a x t 2 /2

x reiškia, kad mes judame tiesiai išilgai x ašies, kurią tradiciškai pasirinkome horizontaliai.

Jei kūnas juda vertikaliai, tada įprasta nurodyti y ašį ir gausime (2 pav.):

Ryžiai. 2. Vertikalus kūno judėjimas ()

Lygtys turi tokią absoliučiai identišką formą, kur g yra laisvojo kritimo pagreitis, h yra aukščio poslinkis. Šios trys lygtys aprašo, kaip išspręsti pagrindinę mechanikos problemą laisvojo kritimo atveju.

Kūnas metamas vertikaliai aukštyn pradiniu greičiu V 0 (3 pav.). Raskite aukštį, į kurį mestas kūnas. Rašome šio kūno judėjimo lygtį:

Ryžiai. 3. Užduoties pavyzdys ()

Paprasčiausių lygčių žinojimas leido mums rasti aukštį, į kurį galime mesti kūną.

Laisvo kritimo pagreičio dydis priklauso nuo vietovės geografinės platumos, ašigaliuose jis yra didžiausias, o ties pusiauju – minimalus. Be to, laisvojo kritimo pagreitis priklauso nuo žemės plutos sudėties po ta vieta, kurioje esame. Jei yra sunkiųjų mineralų telkinių, g vertė bus šiek tiek didesnė, jei yra tuštumų, tada ji bus šiek tiek mažesnė. Šiuo metodu geologai nustato sunkiųjų rūdų ar dujų telkinius, naftą, tai vadinama gravimetrija.

Jei norime tiksliai apibūdinti kūno, krentančio ant Žemės paviršiaus, judėjimą, turime prisiminti, kad oro pasipriešinimas vis dar egzistuoja.

Paryžiaus fizikas Lenormandas XVIII amžiuje, pritvirtinęs stipinų galus ant paprasto skėčio, nušoko nuo namo stogo. Paskatintas sėkmės, jis pasigamino specialų skėtį su sėdyne ir iššoko iš bokšto Monteljė mieste. Savo išradimą jis pavadino parašiutu, kuris prancūziškai reiškia „nuo kritimo“.

Galilėjus Galilėjus pirmasis parodė, kad kūno kritimo į Žemę laikas nepriklauso nuo jo masės, o yra nulemtas pačios Žemės ypatybių. Kaip pavyzdį jis pateikė argumentą apie tam tikros masės kūno kritimą per tam tikrą laikotarpį. Padalijus šį kūną į dvi identiškas puses, jos pradeda kristi, bet jei kūno kritimo greitis ir kritimo laikas priklauso nuo masės, tai jie turėtų kristi lėčiau, bet kaip? Juk bendra jų masė nepasikeitė. Kodėl? Gal viena pusė trukdo kitai pusei nukristi? Prieiname prieštaravimą, o tai reiškia, kad prielaida, kad kritimo greitis priklauso nuo kūno masės, yra neteisinga.

Todėl mes priėjome prie teisingo laisvojo kritimo apibrėžimo.

Laisvas kritimas – tai kūno judėjimas tik veikiamas gravitacijos. Jokios kitos jėgos neveikia kūno.

Esame įpratę naudoti 9,8 m/s 2 gravitacinio pagreičio reikšmę, tai mūsų fiziologijai patogiausia reikšmė. Žinome, kad gravitacinis pagreitis skirsis priklausomai nuo geografinės padėties, tačiau šie pokyčiai yra nereikšmingi. Kokios yra kitų dangaus kūnų laisvojo kritimo pagreičio vertės? Kaip nuspėti, ar ten įmanoma patogi žmogaus egzistencija? Prisiminkite laisvo kritimo formulę (4 pav.):

Ryžiai. 4. Planetų laisvojo kritimo pagreičio lentelė ()

Kuo dangaus kūnas masyvesnis, tuo didesnis laisvo kritimo pagreitis ant jo, tuo neįmanoma, kad ant jo yra žmogaus kūnas. Žinodami laisvojo kritimo pagreitį ant įvairių dangaus kūnų, galime nustatyti šių dangaus kūnų vidutinį tankį, o žinodami vidutinį tankį, galime numatyti, iš ko šie kūnai susideda, tai yra nustatyti jų struktūrą.

Kalbame apie tai, kad laisvojo kritimo pagreičio matavimai įvairiuose Žemės taškuose yra galingiausias geologinių tyrinėjimų metodas. Tokiu būdu, nekasant duobių, nešturmuojant šulinių, šachtų, galima nustatyti mineralų buvimą žemės plutos storyje. Pirmas būdas – laisvojo kritimo pagreitį matuoti geologinių spyruoklių balansų pagalba, jų jautrumas fenomenalus, iki milijoninių gramo dalių (5 pav.).

Antras būdas – labai tikslios matematinės švytuoklės pagalba, nes, žinant švytuoklės svyravimo periodą, galima apskaičiuoti laisvojo kritimo pagreitį: kuo mažesnis periodas, tuo didesnis laisvojo kritimo pagreitis. Tai reiškia, kad išmatavus laisvojo kritimo pagreitį skirtinguose Žemės taškuose labai tikslia švytuokle galima pamatyti, ar jis tapo didesnis ar mažesnis.

Kokia yra laisvojo kritimo pagreičio dydžio norma? Žemės rutulys yra ne tobulas rutulys, o geoidas, tai yra, jis yra šiek tiek suplotas ties ašigaliais. Tai reiškia, kad ašigaliuose laisvojo kritimo pagreičio reikšmė bus didesnė nei ties pusiauju, ties pusiauju – minimali, tačiau toje pačioje geografinėje platumoje turėtų būti tokia pati. Tai reiškia, kad matuodami laisvojo kritimo pagreitį skirtinguose taškuose toje pačioje platumoje, pagal jo pokyčius galime spręsti apie tam tikrų fosilijų buvimą. Šis metodas vadinamas gravimetriniu tyrinėjimu, kurio dėka buvo aptikti naftos telkiniai Kazachstane ir Vakarų Sibire.

Mineralų, sunkiųjų medžiagų nuosėdų ar tuštumų buvimas gali turėti įtakos ne tik laisvojo kritimo pagreičio dydžiui, bet ir jo krypčiai. Jeigu išmatuosime gravitacinį pagreitį prie didelio kalno, tai šis masyvus kūnas paveiks gravitacinio pagreičio kryptį, nes pritrauks ir matematinę švytuoklę, kuria matuojame gravitacinį pagreitį.

Bibliografija

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizika (pagrindinis lygis) - M.: Mnemozina, 2012 m.
Gendensteinas L.E., Dickas Yu.I. Fizikos 10 klasė. - M.: Mnemosyne, 2014 m.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizika – 9, Maskva, Švietimas, 1990 m.

Namų darbai

Kokio tipo judėjimas yra laisvas kritimas?
Kokios yra laisvojo kritimo savybės?
Kokia patirtis rodo, kad visi kūnai Žemėje krinta tuo pačiu pagreičiu?

Interneto portalas Class-fizika.narod.ru ().
Interneto portalas Nado5.ru ().
Interneto portalas Fizika.in ().

Klasikinėje mechanikoje vadinama objekto būsena, kuri laisvai juda gravitaciniame lauke laisvas kritimas. Jei objektas patenka į atmosferą, jį veikia papildoma pasipriešinimo jėga ir jo judėjimas priklauso ne tik nuo gravitacinio pagreičio, bet ir nuo masės, skerspjūvio ir kitų veiksnių. Tačiau vakuume krintantį kūną veikia tik viena jėga – gravitacija.

Laisvo kritimo pavyzdžiai – Žemės orbitoje esantys erdvėlaiviai ir palydovai, nes juos veikia vienintelė jėga – gravitacija. Aplink Saulę skriejančios planetos taip pat laisvo kritimo metu. Mažu greičiu ant žemės krintantys objektai taip pat gali būti laikomi laisvai krentančiais, nes tokiu atveju oro pasipriešinimas yra nereikšmingas ir gali būti nepaisomas. Jei vienintelė objektus veikianti jėga yra gravitacija, o oro pasipriešinimo nėra, pagreitis yra vienodas visiems objektams ir lygus laisvo kritimo Žemės paviršiuje pagreičiui 9,8 metro per sekundę per sekundę (m/s²). ) arba 32,2 pėdos per sekundę per sekundę (ft/s²). Kitų astronominių kūnų paviršiuje laisvojo kritimo pagreitis bus kitoks.

Šokiai parašiutu, žinoma, sako, kad prieš atidarydami parašiutą jie yra laisvo kritimo metu, tačiau iš tikrųjų parašiutininkas niekada negali būti laisvo kritimo metu, net jei parašiutas dar nebuvo atidarytas. Taip, parašiutininką „laisvajame kritime“ veikia gravitacijos jėga, tačiau jį veikia ir priešinga jėga – oro pasipriešinimas, o oro pasipriešinimo jėga yra tik šiek tiek mažesnė už žemės trauką.

Jei nebūtų oro pasipriešinimo, kūno greitis laisvo kritimo metu kas sekundę padidėtų 9,8 m/s.

Laisvai krintančio kūno greitis ir atstumas apskaičiuojami taip:

v₀ - pradinis greitis (m/s).

v- galutinis vertikalus greitis (m/s).

h₀ - pradinis aukštis (m).

h- kritimo aukštis (m).

t- rudens laikas (s).

g- laisvojo kritimo pagreitis (9,81 m/s2 Žemės paviršiuje).

Jeigu v₀=0 ir h₀=0, mes turime:

jei žinomas laisvojo kritimo laikas:

jei žinomas laisvojo kritimo atstumas:

jei žinomas galutinis laisvojo kritimo greitis:

Šios formulės naudojamos šioje laisvojo kritimo skaičiuoklėje.

Laisvo kritimo metu, kai nėra jėgos palaikyti kūną, yra nesvarumas. Nesvarumas – tai išorinių jėgų, veikiančių kūną nuo grindų, kėdės, stalo ir kitų aplinkinių objektų, nebuvimas. Kitaip tariant, remti reakcijos pajėgas. Paprastai šios jėgos veikia kryptimi, statmena sąlyčio su atrama paviršiui, o dažniausiai vertikaliai aukštyn. Nesvarumą galima palyginti su plaukimu vandenyje, bet taip, kad oda vandens nejaustų. Kiekvienas žino šį savo svorio jausmą, kai išlipi į krantą po ilgo maudynių jūroje. Todėl kosmonautų ir astronautų treniruočių metu nesvarumo lygiui imituoti naudojami vandens telkiniai.

Gravitacinis laukas pats savaime negali sukurti spaudimo jūsų kūnui. Todėl, jei esate laisvo kritimo būsenoje dideliame objekte (pavyzdžiui, lėktuve), kuris taip pat yra tokioje būsenoje, jūsų kūno neveikia jokios išorinės kūno ir atramos sąveikos jėgos ir yra nesvarumo jausmas, beveik toks pat kaip vandenyje.

Nesvarus mokomasis lėktuvas skirtas sukurti trumpalaikį nesvarumą kosmonautų ir astronautų mokymo tikslais, taip pat įvairiems eksperimentams atlikti. Tokie orlaiviai buvo ir šiuo metu naudojami keliose šalyse. Trumpą laiką, kuris trunka apie 25 sekundes per kiekvieną skrydžio minutę, orlaivis yra nesvarumo būsenoje, tai yra, jame esantiems žmonėms nėra jokios palaikymo reakcijos.

Nesvarumui imituoti buvo naudojami įvairūs orlaiviai: SSRS ir Rusijoje nuo 1961 metų tam naudojami modifikuoti gamybos lėktuvai Tu-104AK, Tu-134LK, Tu-154MLK ir Il-76MDK. JAV astronautai nuo 1959 m. treniravosi su modifikuotais AJ-2, C-131, KC-135 ir Boeing 727-200. Europoje Nacionalinis kosmoso tyrimų centras (CNES, Prancūzija) naudoja Airbus A310 nesvarumo treniruotėms. Modifikaciją sudaro degalų, hidraulinių ir kai kurių kitų sistemų tobulinimas, siekiant užtikrinti normalų jų veikimą trumpalaikio nesvarumo sąlygomis, taip pat sparnų stiprinimas, kad orlaivis galėtų atlaikyti padidėjusį pagreitį (iki 2G). ).

Nepaisant to, kad kartais aprašant laisvojo kritimo sąlygas skrendant orbitoje aplink Žemę, kalbama apie gravitacijos nebuvimą, žinoma, gravitacija yra bet kuriame erdvėlaivyje. Trūksta svorio, tai yra atramos reakcijos į erdvėlaivyje esančius objektus jėgos, kurios erdvėje juda tokiu pačiu gravitacijos pagreičiu, kuris yra tik šiek tiek mažesnis nei Žemėje. Pavyzdžiui, Žemės orbitoje 350 km aukštyje, kurioje Tarptautinė kosminė stotis (TKS) skrieja aplink Žemę, gravitacinis pagreitis yra 8,8 m/s², tai yra tik 10% mažiau nei Žemės paviršiuje.

Norint apibūdinti tikrąjį objekto (dažniausiai orlaivio) pagreitį, palyginti su laisvo kritimo Žemės paviršiuje pagreičiu, paprastai naudojamas specialus terminas - perkrova. Jei gulite, sėdite ar stovite ant žemės, jūsų organizmą veikia 1 g perkrova (tai yra, jos nėra). Kita vertus, jei skrendate lėktuve, patiriate apie 1,5 g. Jei tas pats orlaivis koordinuotai pasuka staigų posūkį, keleiviai gali patirti iki 2 g, o tai reiškia, kad jų svoris padvigubės.

Žmonės yra įpratę gyventi be perkrovos (1 g), todėl bet kokia perkrova labai veikia žmogaus organizmą. Kaip ir nulinės gravitacijos laboratoriniuose orlaiviuose, kuriuose visos skysčių tvarkymo sistemos turi būti modifikuotos, kad tinkamai veiktų nulinėmis (nesvarumo) ir net neigiamomis G sąlygomis, žmonėms taip pat reikia pagalbos ir panašios „modifikacijos“, kad išgyventų tokiomis sąlygomis. Netreniruotas žmogus gali netekti sąmonės nuo 3-5 g (priklausomai nuo perkrovos krypties), nes tokio perkrovimo pakanka, kad smegenys netektų deguonies, nes širdis negali aprūpinti jas pakankamai kraujo. Šiuo atžvilgiu karo pilotai ir astronautai treniruojasi centrifugomis didelės perkrovos sąlygos kad jų metu neprarastų sąmonė. Kad būtų išvengta trumpalaikio regėjimo ir sąmonės praradimo, kuris darbo sąlygomis gali būti mirtinas, pilotai, kosmonautai ir astronautai vilki aukštį kompensuojančius kostiumus, kurie riboja kraujo nutekėjimą iš smegenų perkrovos metu, užtikrindami vienodą spaudimą. viso žmogaus kūno paviršiaus.