i i “1001-Strnad-stanje” — 2010/6/17 — 9:42 — page 1 — #1 i i i i i i List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje ISSN 0351-6652 Letnik 17 (1989/1990) Številka 5 Strani 298–299 Janez Strnad: „BREZTEŽNO STANJE“ Ključne besede: novice. Elektronska verzija: http://www.presek.si/17/1001-Strnad-Einstein.pdf c© 1990 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije c© 2010 DMFA – založništvo Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo- ljeno. 298 "BREZTEžNO STANJE" Kamen. ki ga spustimo z okna , prosto pada. Ni težko izračunati. kolikšen ča s pada. če poznamo višino okna nad tlemi in zanemarimo zračni upor . Uporabimo p a č e na čbo za enakomern o pos peše no gibanje, Tudi drugi kamen. ki ga spustimo z okna . prosto pada . enako kot pada prvi. Ko spustimo z okna oba kamna . oba enako padata in oba hkrati zadeneta tla. če smo ju spustili sočasno . Kamen glede na drugi kamen med padanje m miruje. Ce bi č l ove k . ki prosto pada. iz rok spustil kamen. bi oba . čl ove k in kamen. padala enako hitro , Če bi bila tedaj človek in kamen v zaprtem prostoru . bi človek lahko mislil. da mirujeta (ali se gibljeta premo enakom erno) dal eč od vseh drugih teles . Na to ugotovitev se opira Einsteinova splo šne teorija relativnosti. Ta teorija gravitacije. v kat eri lahko vidimo izpopolnitev Newtonovega gravitac ijskega zakona , je sicer zelo zapletena . Kot vidimo. pa enega od njenih dveh osnovn ih n a č el ni težko razumeti. To na čelo povemo lahko na več na činov. Ns čelo o univerzalnosti prostega padanja pravi. da padajo v d ol očeni točki vsa telesa z enakim pospe škorn . ki ni odvise n od njihove sestave. Načelo o ek vivalentnos ti pravi, da se težka masa. ki meri odziv telesa na gravitacijo drugih teles . na primer na težo na površju zemlje. ujema z vztr ajnostno maso, ki meri upor telesa proti pospeševanju. Za prosto padajo če skupino teles veljajo enaki zakoni fizike kot za skupino teles . ki je tako dal eč od vseh drugih teles. da ni treba upoštevati njihovega delovanja. Uči n ek gravitacije in u čin ek pospe šenega gibanja se izravnata. Albert Einstein je pripovedoval. da je leta 1907 sedel v stolu v bernskem patentnem uradu. ko se mu je nenadom a utrnila misel: "Le nekdo prosto pada. ne čuti svoje teže ." Pozneje jo je imenoval " n aj s reč nejš o misel svojega življenja" . Za opazovalca, ki prosto pada , v njegovi neposredni okolici ni u činkov gravitacije. Le vrže nekaj teles. ta glede nanj mirujejo ali se gibljejo premo enakomerno. Opazovalec ima pravico reči. da miruje. Gravitacijsko polje obstaja samo relativno. podobno kot obstaj a pri indukciji električno polje samo za opazovalca. ki se giblje glede na magnet. V Preseku ne moremo dalje zasledovati splošne teorije relativnosti. Lahko pa nekaj povemo o gibanju teles v prosto padajočem laboratoriju. V tem laboratoriju. pa naj prosto pada kot dvigalo. ki se je pokvarilo. kot letalo . ki so mu prenehali delovati motorji (glej Presek 15 (1987/88) 369). ali kot umetni satelit. prosta telesa mirujejo. ker padajo z enakim pospeškom kot laboratorij . Navado imamo reč i. da so telesa v tem laboratoriju v brezte žnem stanju . Pri tem moramo biti previdni: ne smemo t rditi. da je posp ešek teles glede na laboratorij n atančno enak ni č . Zaradi upora in trenja p ad ajočega Janez Strnad 299 dvigala. zaradi upora letala ali zaradi gravitacije med telesi laboratorija . lahko dosežemo milijonino ali nekaj milijonin zemeljskega težnega pospeška. Zato raje govorimo o mikrogravitaciji. Umetnih satelitov si ne more privoščiti vsakdo . Prosto padajoči labora- torij "kot pokvarjeno dvigalo" je dosti cenejši. Toda laboratorij je treba prej ali slej zavreti in čas izvajanja poskusov je omejen (kot na letalu z ugasnjenimi motorji) . Zanimiva raziskovalna ustanova Center za uporabno vesoljsko teh- nologijo in mikrogravitacijo deluje od leta 1985 v Bremnu v ZR Nem- čiji. Njegov del je 144 metrov vi- soki stolp. V stolpu je 110 metrov visoka cev s premerom 3.5 metra . iz katere močne črpalke v poldrugi uri izsesajo zrak do tlaka stotiso čine milibara. Tako bo mogoče v cevi narediti na dan tri poskuse. pri ka- terih bo posebej oblikovana posoda okoli 4.7 sekund prosto padala. Te- lesa v njej se bodo glede na posodo gibala nepospešeno. po domače - dosegla bodo breztežno stanje . Na- tančneje moramo reči, da bo njihov pospešek glede na posodo manjši od milijonine do stotisočine pospeš- ka prostega padanja. V posodi so nameščeni računalniki in naprave za merjenje in zapisovanje podatkov. Poskusom je namenjena notranjost posode s premerom 40 centimetrov in višino 2 metra. ki lahko sprejme naprave z maso do 200 kilogramov. Potem . ko posodo na vrhu sprožijo. prosto pada. Na dnu stolpa se zaustavi v 8 metrov visokem prostoru zdrobnim polistirenskim prahom. Med padanjem posode nameravajo proučevati vprašanja hidrodinamike. fizike zgorevanja in materiale v breztežnern stanju . To je povezano z izbiro najugodnejših možnosti pri vesoljskih poletih. Naprava naj bi začela delovati ob koncu prejšnjega leta . Pozneje mislijo podvojiti čas trajanja poskusov tako. da bodo posodo z napravami izstrelili z dna stolpa do vrha . od koder bo prosto padala do dna .