Vægtløshed

 

Baggrund
På gulvet står en kasse, der vejer 500 kg. To mænd går hen for at løfte den, men de kan ikke, den er for tung. En gaffeltruck løfter den op i et fly, der har dig som pilot, og flyet letter.
I 7 km's højde sætter flyets motorer ud, du har glemt at fylde brændstof på. Flyet styrter direkte mod jorden. Du vil springe ud med faldskærm, men gangen til flyets dør er spærret af kassen, og du kan kun komme ud, hvis du kan få den væk. Vil det lykkes?

Ja, det er ikke noget problem, for kassens vægt på flyets gulv er nul! Du behøver ikke løfte den for at få den væk, den er vægtløs. Du kan nøjes med at skubbe den til side, og selv om dens masse er 500 kg, kan du nok det. Helt let er det måske ikke, for du er også selv vægtløs, så du kan ikke bare stå fast på gulvet og skubbe, men du må stemme fødderne mod væggen og skubbe til, så kan du også sagtens få den væk.

Når du flyver normalt, trykker kassen mod flyets gulv, og gulvet trykker faktisk tilbage med samme kraft. Det er ganske tilsvarende med dig, du kan direkte mærke at gulvet trykker dig under fødderne. Du kan mærke din egen vægt. Gulv og kasse "hænger sammen" med en kraft svarende til kassens vægt (500 kg svarer til ca. 5000 N), så du skal overvinde de 5000 N, hvis du skal løfte kassen.

I det øjeblik dit fly styrter er kassen stadig påvirket af tyngdekraften med 5000 N, men gulvet trykker ikke mere op mod kassen, fordi både kasse og gulv falder frit mod jorden. Tyngdekraften virker stadigvæk på både kasse, fly og dig, men inde i flyet trykker gulvet ikke igen, og alt derinde vil være vægtløst, lige indtil flyet rammer jorden.

Når et rumskib kredser omkring jorden i sin bane, er alle ting også vægtløse inde i den - og af nøjagtig samme grund som i det faldende fly. Et rumskib i kredsløb falder faktisk hele tiden ned mod jorden, men fordi dens fart og højde og jordens krumning er afpasset efter hinanden, er det netop sådan, at den konstant "falder ved siden af " jorden, og dermed holder sig i sin bane. Den er i et slags konstant frit fald, og dermed er tingene i den vægtløse, som i flyet.

Aktiviteter
Aktivitet 1

Til dette eksperiment skal I være mindst tre og bruge en gammeldags badevægt, samt papir og blyant.
Forsøget foregår i en elevator.
Forsøgspersonen skal først vejes, mens elevatoren står stille.
En af jer er parat til at notere, hvad vægten viser (hun/han skal være vaks), når den tredje trykker på elevatorknappen NED.
Tilsvarende med OP.

Gentag eksperimentet flere gange.

Hvornår sker der ændringer i visningen, og hvornår er visningen, som da elevatoren stod stille?

Gentag eksperimentet med en lettere genstand på vægten.

Hvad betyder genstandens (personens) egen masse for resultatet?

Hvilket resultat ville I mon få, hvis elevatorsnoren sprang (rolig, det gør den ikke!)?

Aktivitet 2
Tag en mælkekarton og prik et hul et par centimeter fra bunden. Fyld den med vand, hold en finger for hullet og stig til vejrs i et legeredskab eller lignende. Fjern fingeren fra hullet og læg mærke til vandstrålen. Lad kartonen falde. Hvad sker der med vandstrålen under kartonens fald? Hvorfor?

Aktivitet 3
Tag 10 mønter og læg dem i to stabler. Tape den ene stabel sammen. Hold hver stabel højt over hovedet i hver sin hånd og slip dem nøjagtigt samtidigt. Stablen med tape er fem gange så tung som hver af de løse mønter. Hvilken betydning har det for faldet, hvor tung en ting er (tingens masse)?

Aktivitet 4
Vand løber ned ad bakke. Hvad sker der, hvis hele vandfaldet falder?
Fyld mælkekartonen fra aktivitet 1 med vand. Hold en finger for hullet og gå udenfor. Flyt fingeren og bevæg kartonen roligt op og ned, mens en kammerat iagttager vandstrømmen. Hvad sker der?