你知道重力和失重吗?

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  1969年7月21日格林威治时间4时7分,月球上第一次出现了人类的脚印。美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗小心翼翼地走出太空舱,迈出了人类在地球以外的天体上宝贵的“第一步”。
  只见他穿着十分臃肿的宇航服,跳跃式前进,进行月宫探险。你知道这件宇航服的重量是多少吗?在地球上,连氧气背包算在内,这件宇航服共有1000多千克重。要是在地球上面,穿上它绝对“寸步难行”。可是在月球上,宇航员穿着它走路却并不困难,原来,这件沉重的宇航服在月球上面,变得只有不到200千克重了。这是怎么回事呢?
  我们知道,物体的重量是由于地球对物体的吸引力而产生的,这时物体受到的力叫做“重力”。重力的方向总是垂直向下,即指向地心方向。人们规定,质量为1千克的物体在纬度45°的海平面上,重量是1千克重(一般说是10牛)。需要指出的是:物体的“质量”是固定数值,不会随位置的不同而改变,而物体的“重量”数值则会有所变化。
  同一物体在地球赤道上的重量比在两极要小一些,在同一地方离开地面越高,则重量越轻,每升高1千米,重量大约减轻万分之三。如果物体升高到6400千米(地球半径)时,物体的重量只有原来的1/4,如果继续升高则地球对物体的引力会越来越小,最后将失去重量,这一系列的变化就是“失重”现象。
  除了高度影响重量外,运动速度也能改变重量。坐电梯时,当开始快速下降时,有一种“提心吊胆”的感觉,运动速度越快,这种感觉就越强烈。如果你站在电梯中的台秤上,就可以发现:体重数值变小了!这也是一种“失重”现象。设想电梯钢索断裂而自由下落,你会发现:台秤上显示你的体重数值等于零,这时就是“完全失重”了。现在兴起的“蹦极”运动就是自由落体运动,可以体会“完全失重”的滋味。
  圆周运动也会出现这种现象,游乐场有一种高速“过山车”,就是利用了这个原理让你“怦然心动”的。
  “失重”是一种极其宝贵的资源。人们可以利用太空中的“失重”条件,生产在地球上无法获得的新型产品。目前,这种生产已经涉及制药、冶金、电子和机械制造等领域,而且正在向更为广阔的方向发展。
  在太空中,由于排除了重力的作用,人们就可以提取在地面上无法提取的疫苗和干扰素,制造出更多珍贵的“天宫仙丹”。一些合金,例如“铝-钨合金”,在地面上由于受到重力影响,始终没有制取成功。其原因就因为它们是两种不同性质的金属材料,很难熔合。铝是轻金属,熔点仅有660℃,沸点也只有2467℃;钨是重金属,熔点高达3380℃,是地球上最难熔化的金属之一。若要把铝和钨放在一起熔炼,当钨还呈现固体形态时,铝则早已气化了。即使把它们分别熔化后再混合在一起,但由于两种物质的质量不同,所受重力不同,也不能均匀地融合在一起,而是呈现不同的层次。如果把这两种金属转移到“失重”空间进行冶炼,钨和铝熔液就能均匀融合。熔化的金属经过冷却后,便得到带有孔隙的海绵状的“铝-钨合金”。还有从航天飞机上诞生的“铅-铝合金”、高纯度半导体材料和理想圆度的滚珠轴承等,从而获得人们无法从地球上制得的一些珍贵材料。
  
  本栏目责编 李永军
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