物理學中的超重和失重是指什麼?

2020-12-03 新初百科

超重和失重,就是在地球環境中,受到外力,導致重力加速度不等於g。

最經典的情境,在體重秤上面做蹲起運動。

當我們在體重秤上向下蹲,身體產生向下的加速度,此時我們就處於超重狀態,重力加速度大於g,體重秤的數值也會高於我們的實際體重。

而我們從蹲著的狀態向上起身,身體就會產生向上的加速度,這個加速度會抵消地球對我們的引力,重力加速度小於g,產生失重,體重秤數值也會降低。

這是牛頓經典力學,從上學時期就一直教育我們的事實。

超重與失重,都是以地球引力為參考

如今超重和失重,更接近一種感受類的詞語。

當我們坐過山車、玩其他遊樂設施,身體感覺變重,就知道現在是超重狀態,感覺身體飄飄然,就是失重狀態。

而這些感覺,都是以地球給予我們的重力加速度為參考,也就是F=mg。

這就產生了一個疑問。

人類在地球上,失重和超重以地球重力加速度為標準,那麼人類離開地球,進入其他星球,失重和超重的概念會不會產生改變。

目前來看,只要地球是我們的家園,人類就算走到月球上,也會說:「我現在失重啦!」

如果人類永遠離開地球,失重和超重還有意義嗎?

在物理學中,失重和超重並非一個常用的詞,除了在高中牛頓經典力學的時候使用,後面基本用不到這兩個詞。

就是因為這兩個詞局限性太大,只在地球上適用。外星人的失重和超重標準,也許完全不同

我們放遠看向未來,如果地球資源枯竭,人類到了其他星球或者成為太空漂流者,失重和超重還有意義嗎?

看起來似乎失重和超重完全沒有意義,但並非如此。

人類作為漫長進化的生命,適應地球數百萬年,這些讓人體對失重和超重異常敏感,處於地球給予我們的重力加速度環境下,人類可以健康生存。

長期處於失重,人體肌肉、骨骼都會受損,長期失重,對於人體是致命的負擔。

長期處於超重,人體器官會受到損傷,同時加速人體的衰老,進而影響大腦壽命。

總結

在自己看來,超重和失重,只是牛頓經典力學中的經典現象。

在物理學中,只是地球重力加速度「g」的左右兩端,離開地球,失重和超重就不能算完美準確的描述。

但是在生物學中,超重和失重卻是關乎人類生存的兩個詞。

就算人類離開地球,想要健康地活著,就要避免失重和超重。或許人類數千年後離開地球,依舊會說著:「失重啦!快調整!我的鈣質在流失……」

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