Comment faire demi-tour dans l'espace

Les astronautes flottent autour de l'intérieur de la navette spatiale parce qu'ils sont dans un environnement sans gravité. Cela crée un problème unique pour les astronautes qui tentent de faire le travail là-haut: comment tourner autour.

Parce qu'ils sont flottants, les astronautes doivent tourner autour, ils ne peuvent pas le faire aussi facilement que vous le pouvez sur la terre. Sur la terre, si vous êtes debout sur le sol en face d'une façon et que vous voulez faire demi-tour, vous utilisez les muscles de vos jambes pour tirer sur les segments de votre jambe pour créer une force de la terre qui vous pousse dans la direction voulez tourner. Pour tourner autour dans l'espace, les astronautes flottantes peuvent pas pousser sur le sol parce qu'ils ne sont pas toujours toucher le sol! Les astronautes pourraient attendre jusqu'à ce que le mouvement flottant hasard les amène vers un mur ou le sol, ou le plafond, puis pousser hors de la surface, mais cette attente est du temps perdu.

Une technique utilisée pour transformer tout en flottant dans l'espace, est similaire à la technique utilisée par un chat. Chats, comme dit le proverbe, toujours atterrissent les pieds en premier. Comme ils le font avec tous les mouvements, les lois de Newton fournissent l'explication pour les chats de retournement (et astronautes).

Les versions angulaires des lois de Newton sont liés à l'effet de braquage d'une force, appelés couple. Première loi de Newton dit qu'un couple déséquilibrée provoque un changement dans le mouvement angulaire d'un corps, d'une accélération angulaire. Deuxième loi de Newton indique que la taille de l'accélération dépend directement de la taille du couple appliqué au corps - un couple supérieur provoque une accélération plus grande, et un couple plus petit entraîne une accélération plus faible. Mais la deuxième loi de Newton dit aussi que la taille de l'accélération est inversement proportionnelle à la résistance du corps à changer mouvement - une plus grande résistance signifie moins de l'accélération, et moins de résistance plus un moyen d'accélération.

La résistance au changement mouvement angulaire est appelé moment d'inertie. Le moment d'inertie dépend non seulement de la masse du corps, mais la façon dont la masse est répartie autour de l'axe de rotation. Les êtres humains et les chats, peuvent manipuler le moment d'inertie en déplaçant les segments de corps plus près de, ou plus loin de, un axe de rotation. Déplacement segments plus éloigné de l'axe augmente le moment d'inertie et augmente la résistance au changement de déplacement angulaire. Amener segments proche de l'axe de réduire le moment d'inertie et diminue la résistance aux changements de mouvement angulaire.

L'axe de rotation quand une personne droite se retourne pour faire face à l'autre direction est appelé axe vertical du corps. Il est un axe imaginaire sur toute la longueur du corps de la tête aux pieds (ou pieds à la tête). Quand une personne est debout avec les bras dans près du corps et de ses pieds ensemble, le moment d'inertie autour de l'axe vertical est à sa valeur la plus faible.

Mécaniquement, une personne se compose de deux entités distinctes - le haut du corps (tête, bras et le tronc, y compris la colonne vertébrale ou du squelette) et la partie inférieure du corps (de bassin et les jambes). Le haut du corps et le bas du corps peuvent tourner indépendamment autour de l'axe vertical (comme quand vous vous tenez debout et tourner de gauche à droite - vos torsions du haut du corps, mais vos pieds restent plantés sur le terrain), et chacun a son propre moment d'inertie.

Envisager un astronaute dans une position verticale tournée vers la droite tout en flottant dans l'espace. Pour activer l'ensemble du corps flottant à gauche, la technique utilisée par l'astronaute implique les mouvements suivants:

• Lever les bras au-dessus de la tête tandis que dans le même temps à élever les jambes à l'avant pour créer un poste de L du corps: Ces mouvements de réduire le moment d'inertie de la partie supérieure du corps et augmente le moment d'inertie de la partie inférieure du corps, autour de l'axe vertical.

• Torsion de la partie supérieure du corps vers la gauche: Ce mouvement de torsion est causée par les muscles de l'abdomen et le bas du dos. Une extrémité des muscles se fixe à la partie inférieure du corps sur le bassin, et l'autre extrémité se fixe à la partie supérieure du corps sur la colonne vertébrale et les côtes. La traction des muscles est égale aux deux extrémités. Lorsque les muscles tirent le haut du corps vers la gauche, ils tirent le bas du corps vers la droite. La rotation de la partie supérieure du corps vers la gauche est plus que la rotation de la partie inférieure du corps vers la droite en raison du moment d'inertie de la partie supérieure du corps est inférieur au moment d'inertie de la partie inférieure du corps.

• Baisser les bras de sorte qu'ils sont droit devant du corps tout en même temps abaisser les jambes. Ces mouvements créent une position de L renversée sur le corps, ce qui augmente le moment d'inertie de la partie supérieure du corps et en réduisant le moment d'inertie de la partie inférieure du corps autour de l'axe vertical.

• Torsion de la partie supérieure du corps vers la droite: La traction des muscles du haut du corps entraîne à tourner vers la droite et entraîne la partie inférieure du corps en rotation vers la gauche. La partie inférieure du corps tourne plus, car il a le moment le plus petit de l'inertie. Le corps est maintenant aligné dans la position de départ.

• La répétition de la séquence des mouvements jusqu'à ce que l'astronaute fait face à la direction prévue.

Les astronautes doivent apprendre la technique de manipuler le moment d'inertie de tourner tout en flottant dans l'espace, bien que les chats semblent être nés avec leur version de la technique câblé dans leur système neuromusculaire (même les chatons presque toujours pieds de terre en premier). Une version similaire de torsion peut être effectuée sur le trampoline, niant la nécessité d'aller à l'espace pour voir comment manipuler le moment d'inertie peut permettre la rotation en vol.