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超重是全國科學技術名詞審定委員會審定、公布的科技類名詞。
關於漢字的起源[1],中國古代文獻上有種種說法,如「結繩」、「八卦」、「圖畫」、「書契」等,古書上還普遍記載有黃帝史官倉頡造字的傳說。現代學者認為,成系統的文字工具不可能完全由一個人創造出來,倉頡[2]如果確有其人,應該是文字整理者或頒布者。最早刻劃符號距今8000多年。
名詞解釋
超重是物體所受限制力,也可稱之為彈力(拉力或支持力)大於物體所受重力的現象。當物體做向上加速運動或向下減速運動時,物體均處於超重狀態,即不管物體如何運動,只要具有向上的加速度,物體就處於超重狀態。超重現象在發射航天器時更是常見,所有航天器及其中的宇航員在剛開始加速上升的階段都處於超重狀態。
超重公式
由牛頓第二定律得:N-mg=ma
所以N=m(g+a)>mg
由牛頓第三定律知,物體對支持物的壓力>mg
得出結論:向上加速向下減速:加速度方向向上,產生超重現象
故只要加速度方向向上就是超重,與速度方向無關。
實驗
從人造衛星和宇宙飛船發射成功以來,人們經常談到超重和失重現象。當人造地球衛星、宇宙飛船、航天飛機等航天器在加速上升階段,其中的人和物體處於超重狀態,他們對其下方物體的壓力是其自身重力的幾倍;而當航天器進入軌道後,其中的人和物體又處於完全失重狀態,此時他們對其下方物將沒有一點壓力。物體在宇宙飛船中完全可以處於漂浮狀態,而這在地球上是很難想象的事情!
其實,只要物體相對於地球有豎直向上的加速度時,就會產生超重現象;反之則會產生失重現象。應當指出,無論物體處於超重還是失重狀態,地球作用於物體的重力始終存在,大小也沒有發生變化,只是物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)發生了變化,看起來好像物體的重量有所增大或減小。那麼如何用實驗的手段來研究超重和失重現象呢?現在用生活用品「溝卡板式」褲帶為主要材料製作了一個超重、失重實驗裝置,實驗效果很好!
1.實驗材料:木板(1.5×10×100cm)1塊、彈簧(勁度係數為100N/m)1根、木擰圈2個、粗鐵絲1根、溝卡板式褲帶2條、木螺絲4個、指針1個、槽型鐵片2個(如圖1所示)、500g勾碼1個、小木楔卡1個、膠(哥倆好)、鉚釘等。
2.製作方法(1)在木板的一面畫上相等的刻度線!
(2)在木板的一端用木擰圈將彈簧及其指針固定好!
(3)固定褲帶卡取兩條褲帶卡,用A、B膠(哥倆好)將帶孔的槽型鐵片分別固定在兩個褲帶卡的上表面!
(4)將帶有槽型鐵片的褲帶卡用木螺絲固定在木板上,其中上方褲帶卡的卡片方向向上,下方褲帶卡的卡片方向向下!
(5)分別將兩條溝卡板式褲帶的溝卡板部分用剪刀剪掉,讓溝卡方向相反,然後用鉚牢固地連接到一起!
(6)將倒順溝卡板的兩端分別從木板上的兩個褲帶卡內穿過,並使帶倒順溝卡的褲帶板上的卡棱與褲帶卡的卡片方向相吻合。
(7)將帶倒順溝卡的褲帶板的上方與木板上的彈簧固定在一起,下方與木擰圈內的粗鐵鈎固定在一起,這樣一個超重、失重演示實驗裝置就製作成功了。
超重實驗①將上方褲帶卡上的卡控扭用小木楔卡住(使卡片不起作用)。
②在粗鐵鈎上懸掛一個質量為500g的勾碼,此時彈簧下拉,指針指向某一刻度。
③用手握住木板用力加速上提,此時彈簧突然伸長,帶倒順溝卡的褲帶板下移,停止後被下方的褲帶卡內的卡片卡住,可觀察到指針又下滑到某一刻度,由此說明,當系統加速上升時,物體對彈簧的拉力大於了自身的重力,即產生了超重現象。
訓練
超重訓練對航天員來說是一項自我極限的挑戰,這是為了培養航天員抗負荷能力的一種航天生理訓練。目的是讓航天員適應航天器發射和返回再入時的超重環境,增強航天員抗超重的能力,訓練航天員的超重耐力以及在超重環境條件下操縱飛船和通信的能力。
超重適應性訓練的訓練方法主要採用離心機模擬航天器起飛和返回過程中的超重曲線,進行胸-背向對抗動作訓練和頭–盆向耐力維持訓練。在離心機高速旋轉中,航天員面部肌肉開始變形下垂;做頭盆方向超重訓練時,血流向下肢,使頭腦缺血眩暈;做胸背向超重時,前胸後背像壓了塊幾百斤重的巨石,造成心跳加快、呼吸困難……每一項訓練,都要消耗巨大體力。 目前用於「神七」航天員訓練的中國航天員中心的離心機是亞洲規模最大的載人離心機。它有着長達8米的旋轉手臂,前端連着一隻橢圓形不鏽鋼封閉吊艙,轉動時像極了遊樂場中的「飛碟」,但其轉動的速度和搖擺角度則是「飛碟」無論如何都無法比擬的。當離心機按照一定的速度旋轉起來時,可以模擬出載人航天器上升和返回時的持續超重狀態。
1個G是地面標準重力環境。人的身體結構和各系統的調節功能對此已經相當適應。遊樂場的過山車是勇敢者的遊戲,可是幾圈下來,再勇敢的人也會覺得暈乎乎的,甚至有人面色蒼白,頭暈嘔吐,過山車人體承受的過載大約是自身重量的兩倍(2個G)。正常人在離心機上達到3個G的負荷時就難以忍受,而航天員平時訓練則要求過載達到人體自重的8至9倍,要比玩過山車的感覺強4倍,持續時間為40至50秒,普通人是無法想象的。在進行這種訓練時,航天員的面部肌肉都會在強大作用力的牽引下變形,眼淚不自覺地往外流,呼吸異常困難。
航天員在時速100千米的高速旋轉中,不僅要練習堅持腹肌和腹呼吸等抗負荷動作,而且還要隨時回答問題,判讀信號,保持敏捷的判斷反應能力。
參考文獻
- ↑ 中國「漢字」從何而來?每個漢字,都是倉頡造出來的嗎?,搜狐,2022-10-01
- ↑ 造字的倉頡,為何叫「倉頡」?甲骨文揭開了顛覆性的一幕,搜狐,2022-09-12