
【醫】 gravity free state
失重狀态(Weightlessness)指物體在特定運動條件下表現出的視重力消失現象,常見于航天器自由飛行或自由落體環境中。根據《漢英綜合大辭典》,該術語對應英文"weightlessness"或"zero-gravity state",描述物體所受支持力為零時的力學狀态。
從物理學角度分析,失重狀态滿足牛頓運動定律的特定條件:當物體加速度與重力加速度相等時(即$sum F = mg - ma = 0$),表觀重量消失。中國載人航天工程辦公室官網指出,航天員在軌道運行階段經曆的持續失重屬于此類狀态(來源:中國載人航天工程官方網站)。
該現象在航天醫學領域具有特殊研究價值。據《航天醫學工程》期刊記載,失重環境會導緻人體心血管功能改變、骨密度流失(每月約1-2%)和肌肉萎縮等現象(來源:中國知網核心期刊數據庫)。NASA研究報告顯示,國際空間站采用的對抗措施包括每天2小時的器械鍛煉(來源:NASA Technical Reports Server)。
現代航天技術應用中,失重狀态被廣泛應用于材料科學實驗。中國科學院空間應用工程與技術中心2024年的實驗數據顯示,在微重力環境下制備的半導體材料缺陷率比地面環境降低37%(來源:中國科學院官網科研進展專欄)。
失重狀态是物體對支持物的壓力(或懸繩的拉力)小于自身重力的現象。其核心原理與物體的加速度方向有關:當物體加速度方向向下時,視重(即物體對外界的作用力)會小于實際重力,此時即處于失重狀态。
物理定義
失重狀态的判定公式為:
$$
F = m(g - a)
$$
其中,當物體加速度$a$方向向下時,視重$F$小于實際重力$mg$。若$a = g$(如自由落體),則視重為零,稱為完全失重。
常見情境
生理影響
人體長期適應重力環境,突然失重會導緻血液分布改變,可能引發頭暈或血管壓力變化。例如,心髒需調整壓力才能将血液輸送到大腦。
誤區澄清
失重并非重力消失,而是物體與支持物以相同加速度運動。例如,在近地軌道(如空間站),地球重力仍存在約97%,但物體因自由下落而表現為失重。
如需進一步了解超重與失重的對比,可參考中的定義差異。
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