
中国教育聚焦:神舟十号航天员太空授课
物体在太空中如何运动?
单摆的小球在太空中如何运动?王亚平为学生们展示另一个太空实验。
她的手指轻轻松开,小球却飘了起来。这是为什么呢?王亚平说:“因为在太空中,小球处于失重状态,没有了回复力,所以不能像在地面上一样做往复摆动。”
“如果推小球一下,它会怎么运动呢?”又一个问题被王亚平提出。
学生们一边思考,一边目不转睛地盯着大屏幕,观察王亚平的操作。被轻轻一推,小球绕着摆轴神奇地转动了起来,不停地进行圆周运动(图二)。
正在学生们思考原因的时候,王亚平开始解释:“这是因为小球处于失重状态,即使给小球一个很小的初速度,它也能绕摆轴做圆周运动。但在地面上,它需要足够大的初速度才能实现。”
“你在太空飘浮的过程中,是否能感知到上和下的方位感呢?”两个实验环节结束后,现场的学生向太空中的“老师”提出了自己好奇的问题。
这时,王亚平用“杂技”表演进行解释。在指令长聂海胜的帮助下,王亚平的身体在空中两次翻转90度,并告诉大家她的方位感——总是头顶为上,脚底为下。
“我们在太空中是感觉不到上和下的。”王亚平说,“但是在‘天宫’中为了方便工作和生活,我们人为定义了上和下,将朝地球的一面设为下方,铺设了地板。”
陀螺的定轴性原理为中学生熟知,也被广泛应用于科技设备中,利用陀螺组合定向。王亚平说:“我们居住的‘天宫’就安装了很多利用定轴性原理制作的仪器,用于测量航天器的姿态。”旋转的陀螺在空中飘浮运动,即使受到作用力,轴向也不改变(图三)。
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