Считается, что для того, чтобы оказаться в невесомости, следует отправиться в космос. Только космонавты могут ощутить это сказочное ощущение полёта и отсутствие притяжения нашей планеты. Но оказывается, невесомость можно испытать и находясь на нашей планете. Достаточно просто подпрыгнуть или начать спускаться на лифте.
Эти рассуждения породил ещё великий Галилей. Он провел серию занимательных опытов, среди которых был опыт с вёдрами. Изначально он кидался ядрами из разного материала с башни, но в итоге заметил, что предметы падают с одинаковой скоростью. Галилей совершенно справедливо предположил, что веса у этих ядер в момент падения нет, а ускорение свободного падения одинаково вне зависимости от массы тела. Он решил доказать это наглядно.
Целью эксперимента было подтвердить, что вода не имеет веса в момент переливания из одного ведра в другое.
Галилей взял рычажные весы, на одной чаше которых он расположил систему двух ведер, расположенных вертикально друг над другом. В верхнем ведре была вода, а нижнее было пустым. Кроме того, на дне верхнего ведра присутствовало отверстие, заткнутое пробкой.
На другой чаще Галилей расположил гири и уравновесил всю систему с водой. В какой-то момент пробка из верхнего ведра вытаскивалась, а вода начинала переливаться из верхнего сосуда в нижний. В этот момент вес той стороны, где расположена конструкция из ведер уменьшался и рычажные весы склонялись в сторону гирь.
Получилось, что в момент переливания, вода ничего не весит! Или, пока вода падает, она не имеет веса.
На базе этих опытов уже Ньютон провел эксперименты со своей запаянной трубкой и вакуумом, благодаря которой подтвердил, что все тела падают на землю одновременно вне зависимости от их веса.
Сегодня такой опыт повторить гораздо проще. Можно взять пружинные весы, привязать к ним груз и сбросить вместе с грузом вниз. В результате окажется, что весы всё время падения будут показывать 0 кг.
Но получается, что если вода ничего не весит при падении, то это и есть невесомость? Значит, и любой другой объект при падении не будет ничего весить? Всё совершенно верно! При падении любое тело не имеет веса.
Процесс падения же вызван результатом работы земного притяжения, которое описывается законом всемирного тяготения.
Тут часто закрадывается базовое непонимание сродни путаницы между массой и весом, о которой я рассказывал здесь.
Ведь не случайно в физике весом называется сила, с которой тело давит на опору или подвес. Значит факт отсутствия веса - это уже невесомость.
Космонавты же испытывают невесомость по другой причине. Когда космический корабль далеко от нашей планеты, расстояние увеличивается и сила притяжения планеты стремится к нулю. Вследствие этого, тело космонавта не притягивается к планете и не давит на опору или подвес, а тем самым демонстрируется явление невесомости.