Ответьте на вопросы, страница 96 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему космонавты, испытывающие действие силы тяжести Земли, находятся в невесомости?

2. Почему после возвращения на Землю им необходим период адаптации?

3. Какие изменения в организме возможны при длительном пребывании в космосе?

1. Почему космонавты, испытывающие действие силы тяжести Земли, находятся в невесомости?

Состояние невесомости, которое испытывают космонавты на орбите, не связано с отсутствием гравитации. На высоте, где летает Международная космическая станция (около 400 км), сила притяжения Земли составляет примерно 90% от ее значения на поверхности. Невесомость возникает из-за того, что космический корабль (или станция) и все, что находится внутри него, включая космонавтов, находятся в состоянии непрерывного свободного падения на Землю.

Корабль движется с огромной первой космической скоростью (около 7.9 км/с), которая является горизонтальной. Сила тяжести постоянно притягивает его к центру Земли, заставляя траекторию искривляться. В результате корабль не падает на поверхность, а постоянно «промахивается» мимо нее, двигаясь по круговой или эллиптической орбите. Так как и космонавт, и сам корабль падают с одинаковым ускорением свободного падения $\text{g}$, космонавт не оказывает давления на пол или стены корабля. Отсутствие силы реакции опоры и создает эффект невесомости, то есть отсутствия веса.

Ответ: Космонавты находятся в невесомости потому, что и они, и их космический корабль находятся в состоянии постоянного свободного падения вокруг Земли, двигаясь по орбите с большой скоростью. Сила тяжести действует, но она лишь искривляет траекторию, а не создает вес внутри падающей системы.

2. Почему после возвращения на Землю им необходим период адаптации?

Длительное пребывание в невесомости приводит к тому, что человеческий организм адаптируется к отсутствию гравитационной нагрузки. Многие системы, привыкшие работать в условиях земной гравитации, перестраиваются. После возвращения на Землю эти системы должны снова приспособиться к условиям гравитации, что требует времени и специальных реабилитационных мер.

Основные причины необходимости адаптации:

1. Опорно-двигательный аппарат: В космосе мышцы (особенно ног и спины) и кости не испытывают привычной нагрузки, что ведет к их атрофии и потере костной массы. На Земле ослабевшие мышцы и кости должны заново привыкнуть к весу тела.

2. Сердечно-сосудистая система: Сердцу в невесомости не нужно прилагать столько усилий, чтобы перекачивать кровь вверх. Оно уменьшается в размерах, а объем циркулирующей крови снижается. При возвращении на Землю это может вызывать ортостатическую неустойчивость (головокружение и обмороки при вставании).

3. Вестибулярный аппарат: Система равновесия в невесомости перестраивается. После приземления сигналы от вестибулярного аппарата снова начинают интерпретироваться мозгом в контексте гравитации, что на первых порах может вызывать нарушение координации, головокружение и тошноту.

Ответ: Период адаптации необходим для того, чтобы организм космонавта, привыкший к условиям невесомости, смог безболезненно и безопасно перестроиться обратно к жизни в условиях земной гравитации, восстановив нормальное функционирование мышечной, костной, сердечно-сосудистой и других систем.

3. Какие изменения в организме возможны при длительном пребывании в космосе?

Длительное пребывание в космосе вызывает ряд значительных физиологических и психологических изменений в организме человека. Основные из них:

- Атрофия мышц. Из-за отсутствия необходимости преодолевать силу тяжести мышцы, особенно postural muscles (мышцы, поддерживающие позу), теряют массу и силу. Для противодействия этому космонавты ежедневно занимаются на специальных тренажерах.

- Снижение плотности костной ткани (космический остеопороз). Кости теряют кальций и становятся более хрупкими, так как на них не действует весовая нагрузка. Это увеличивает риск переломов после возвращения на Землю.

- Перераспределение жидкостей в организме. В невесомости кровь и другие жидкости перемещаются из нижней части тела в верхнюю. Это приводит к отеку лица, заложенности носа и уменьшению объема ног.

- Изменения в сердечно-сосудистой системе. Сердце уменьшается в размерах, так как ему не нужно работать с прежней интенсивностью. Также снижается объем циркулирующей крови.

- Нарушения в работе вестибулярного аппарата. В первые дни полета это может вызывать "космическую болезнь" (симптомы морской болезни), а в целом система равновесия адаптируется к новым условиям.

- Ухудшение зрения. У некоторых космонавтов наблюдается синдром SANS (Spaceflight-Associated Neuro-ocular Syndrome), который включает отек диска зрительного нерва и изменение формы глазного яблока, что может приводить к дальнозоркости.

- Ослабление иммунной системы. Функционирование иммунной системы может быть нарушено, что делает организм более уязвимым для инфекций.

- Повышенная доза радиации. За пределами защитного магнитного поля Земли космонавты подвергаются воздействию галактических космических лучей и солнечной радиации, что увеличивает риск онкологических заболеваний в долгосрочной перспективе.

Ответ: При длительном пребывании в космосе в организме происходят системные изменения: атрофия мышц, потеря костной массы, перестройка сердечно-сосудистой и вестибулярной систем, перераспределение жидкостей, ослабление иммунитета, а также повышается риск повреждений от космической радиации.