
【医】 gravity free state
失重状态(Weightlessness)指物体在特定运动条件下表现出的视重力消失现象,常见于航天器自由飞行或自由落体环境中。根据《汉英综合大辞典》,该术语对应英文"weightlessness"或"zero-gravity state",描述物体所受支持力为零时的力学状态。
从物理学角度分析,失重状态满足牛顿运动定律的特定条件:当物体加速度与重力加速度相等时(即$sum F = mg - ma = 0$),表观重量消失。中国载人航天工程办公室官网指出,航天员在轨道运行阶段经历的持续失重属于此类状态(来源:中国载人航天工程官方网站)。
该现象在航天医学领域具有特殊研究价值。据《航天医学工程》期刊记载,失重环境会导致人体心血管功能改变、骨密度流失(每月约1-2%)和肌肉萎缩等现象(来源:中国知网核心期刊数据库)。NASA研究报告显示,国际空间站采用的对抗措施包括每天2小时的器械锻炼(来源:NASA Technical Reports Server)。
现代航天技术应用中,失重状态被广泛应用于材料科学实验。中国科学院空间应用工程与技术中心2024年的实验数据显示,在微重力环境下制备的半导体材料缺陷率比地面环境降低37%(来源:中国科学院官网科研进展专栏)。
失重状态是物体对支持物的压力(或悬绳的拉力)小于自身重力的现象。其核心原理与物体的加速度方向有关:当物体加速度方向向下时,视重(即物体对外界的作用力)会小于实际重力,此时即处于失重状态。
物理定义
失重状态的判定公式为:
$$
F = m(g - a)
$$
其中,当物体加速度$a$方向向下时,视重$F$小于实际重力$mg$。若$a = g$(如自由落体),则视重为零,称为完全失重。
常见情境
生理影响
人体长期适应重力环境,突然失重会导致血液分布改变,可能引发头晕或血管压力变化。例如,心脏需调整压力才能将血液输送到大脑。
误区澄清
失重并非重力消失,而是物体与支持物以相同加速度运动。例如,在近地轨道(如空间站),地球重力仍存在约97%,但物体因自由下落而表现为失重。
如需进一步了解超重与失重的对比,可参考中的定义差异。
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