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Out06
Microgravidade
Praia da Claridade
Astronautas na Estação Espacial Internacional mostrando um exemplo de ambiente sob microgravidade. Michael Foale pode ser visto a exercitar-se
A microgravidade ou ausência de peso é uma experiência (de pessoas e objectos) sentida durante a queda livre, aonde não se possui um peso aparente.
A ausência de peso sentida nas maioria das naves espaciais não é ocasionada devido à maior distância da Terra: a aceleração de um corpo sob acção da gravidade numa altitude de 100 km é apenas 3% menor que a mesma na superfície de Terra. A ausência de peso significa uma força G igual a zero ou um peso aparente igual a zero: a aceleração ocorre apenas devido à gravidade, em oposição aos casos aonde outras forças estão actuando, incluindo as seguintes situações:
A ausência de peso sentida nas maioria das naves espaciais não é ocasionada devido à maior distância da Terra: a aceleração de um corpo sob acção da gravidade numa altitude de 100 km é apenas 3% menor que a mesma na superfície de Terra. A ausência de peso significa uma força G igual a zero ou um peso aparente igual a zero: a aceleração ocorre apenas devido à gravidade, em oposição aos casos aonde outras forças estão actuando, incluindo as seguintes situações:
- uma pessoa em pé no chão, ou sentada numa cadeira ou piso (a gravidade é cancelada devido à reacção proveniente do chão);
- voo num avião (a gravidade é cancelada pela sustentação que das asas provêem) - veja abaixo as trajectórias especiais que são uma excepção e este caso;
- Reentrada atmosférica, aterragem num pára-quedas: a gravidade é eliminada pela resistência do ar;
- Durante uma manobra orbital numa nave espacial. O foguete provê propulsão.
A diferença é que a gravidade actua directamente numa pessoa e outras massas, enquanto forças como a resistência do ar e a propulsão actuam primeiro no veículo, e o veículo actua então na pessoa. No primeiro caso a pessoa e o veículo são puxados mutuamente, enquanto no outro caso o veículo recebe a força e transmite-a para a pessoa.
Visão geral
O que os seres humanos sentem como peso não é realmente a força proveniente da gravidade (apesar de esta ser a definição de peso). O que nós sentimos realmente é a força normal de reacção vinda do solo (ou da superfície em que estejamos em contado) que nos empurra para cima para eliminar a força da gravidade. Este é o peso aparente.
Por exemplo, um bloco de madeira num contentor numa experiência de queda livre experimenta a ausência de peso. Isto ocorre pois não há reacção ao peso do bloco pelo contentor, visto que o contentor está a ser puxado para baixo com a mesma aceleração. A aceleração do contentor é igual à aceleração do bloco, que é igual à aceleração causada pela gravidade. Quando o contentor está em repouso no solo, entretanto, a força em cada peça do bloco não é uniforme, pois o bloco não está acelerando. Existe também uma força com sentido para cima que ocorre pelo facto do bloco ser sólido. Cada secção horizontal do bloco não cobre apenas acção da força da gravidade, mas também o peso de qualquer porção do bloco que esteja acima dela. Parte do sentimento de peso ocorre devido a este aumento de variação contínua de pressão em nosso corpo.
Existe outro aspecto do sentimento de peso que não é coberto pelo efeito da pressão gradiente (variação contínua). Um exemplo deste é a forma como os nossos braços são puxados para baixo com relação ao nosso corpo. Este efeito vem do facto de que algo suspenso não é suportado directamente através de uma pressão vinda do solo. De facto este efeito é exactamente o oposto de uma pressão gradiente. Ele ocorreu pois cada secção transversal de um objecto suspenso, como o nosso braço, tem que suportar o peso de todas as partes que estiverem abaixo do mesmo.
Deste modo, resumidamente, a ausência de peso não tem relação com o facto de estarmos sob influência de um campo gravitacional, mas sim com o facto de existirem forças gradientes através de nosso corpo. Em queda livre, todas as partes de um objecto aceleram uniformemente (assumindo que não existam forças tidais, o que é verdadeiro para uma aproximação de objectos na escala humana em órbita terrestre), e desta forma uma pessoa não sentiria nenhum peso.
Microgravidade
O termo microgravidade é também utilizado, pois a ausência de peso numa nave espacial ou num contentor não é perfeita. As causas disto incluem:
Visão geral
O que os seres humanos sentem como peso não é realmente a força proveniente da gravidade (apesar de esta ser a definição de peso). O que nós sentimos realmente é a força normal de reacção vinda do solo (ou da superfície em que estejamos em contado) que nos empurra para cima para eliminar a força da gravidade. Este é o peso aparente.
Por exemplo, um bloco de madeira num contentor numa experiência de queda livre experimenta a ausência de peso. Isto ocorre pois não há reacção ao peso do bloco pelo contentor, visto que o contentor está a ser puxado para baixo com a mesma aceleração. A aceleração do contentor é igual à aceleração do bloco, que é igual à aceleração causada pela gravidade. Quando o contentor está em repouso no solo, entretanto, a força em cada peça do bloco não é uniforme, pois o bloco não está acelerando. Existe também uma força com sentido para cima que ocorre pelo facto do bloco ser sólido. Cada secção horizontal do bloco não cobre apenas acção da força da gravidade, mas também o peso de qualquer porção do bloco que esteja acima dela. Parte do sentimento de peso ocorre devido a este aumento de variação contínua de pressão em nosso corpo.
Existe outro aspecto do sentimento de peso que não é coberto pelo efeito da pressão gradiente (variação contínua). Um exemplo deste é a forma como os nossos braços são puxados para baixo com relação ao nosso corpo. Este efeito vem do facto de que algo suspenso não é suportado directamente através de uma pressão vinda do solo. De facto este efeito é exactamente o oposto de uma pressão gradiente. Ele ocorreu pois cada secção transversal de um objecto suspenso, como o nosso braço, tem que suportar o peso de todas as partes que estiverem abaixo do mesmo.
Deste modo, resumidamente, a ausência de peso não tem relação com o facto de estarmos sob influência de um campo gravitacional, mas sim com o facto de existirem forças gradientes através de nosso corpo. Em queda livre, todas as partes de um objecto aceleram uniformemente (assumindo que não existam forças tidais, o que é verdadeiro para uma aproximação de objectos na escala humana em órbita terrestre), e desta forma uma pessoa não sentiria nenhum peso.
Microgravidade
O termo microgravidade é também utilizado, pois a ausência de peso numa nave espacial ou num contentor não é perfeita. As causas disto incluem:
- A redução da gravidade em 1 ppm para cada aumento de 3m na altura (partes por milhão ou abreviadamente ppm é a medida de concentração que se utiliza quando as soluções são muito diluídas. Exemplo: Quando se afirma que a água poluída de um rio contém 5 ppm em massa de mercúrio significa que 1 g da água deste rio contém 5 µg de mercúrio);
- Numa nave espacial, a força centrípeta necessária é maior no lado superior (força centrípeta é a força que puxa o corpo para o centro da trajectória num movimento curvilíneo ou circular);
- Apesar de muito fina, existe uma pequena camada de ar no nível orbital, o que causa uma desaceleração devido à fricção.
O "peso" causado pelos dois primeiros itens (a força tidal) é direccionado para fora da nave espacial, sendo este proveniente do aumento da distância com relação à Terra. Os pontos mais distantes da Terra dentro da nave sofrem uma maior acção desta força que o seu centro de gravidade, que está mais próximo da Terra.
O símbolo da microgravidade, µG, foi utilizado na insígnia na missão espacial STS-107, pois esta missão foi dedicada a pesquisas sobre a microgravidade.
Aeronave KC-135 de Gravidade Reduzida da NASA
A aeronave de gravidade reduzida KC-135 da NASA tem a sua base no Lyndon B. Johnson Space Center e é comummente chamada de o "cometa do vómito". Esta é um aeroplano que a NASA faz voar em arcos parabólicos de 6 milhas de comprimento, primeiro subindo em altitude, e então caindo, de tal forma que o percurso e a velocidade correspondem ao de um objecto sem propulsão e que não sinta a fricção do ar. Isto é feito através da propulsão e direcção de modo que a fricção do ar seja compensada. O resultado disto é que as pessoas no interior do veículo não são puxadas para o chão ou qualquer outro lado da aeronave; elas passam temporariamente pela sensação de ausência de peso, durante períodos de 25 segundos. Tipicamente um voo dura cerca de duas horas, tempo durante o qual são executadas cerca de 40 parábolas.
Corporação Zero Gravity
A Corporação Zero Gravity opera um Boeing 727 modificado que voa em arcos parabólicos similares aos dos percorridos pela aeronave de gravidade reduzida da NASA. Os voos podem ser adquiridos para propósitos de pesquisa e turismos.
Ausência de peso numa nave espacial
A ausência de peso em períodos mais prolongados ocorre nas naves espaciais que estejam no exterior da atmosfera terrestre, contanto que nenhuma propulsão seja aplicada nas naves, e que elas não estejam girando no seu eixo. A órbita da Terra é uma excepção na qual os foguetões são utilizados para manobras orbitais, até à re-entrada atmosférica.
Uma nave propulsionada por foguetes que esteja acelerando pelos seus disparos possui um comportamento diferente. Mesmo que o foguete esteja acelerando uniformemente, a força é aplicada ao final posterior do foguete pelo gás que se escapa pela sua saída. Esta força deve ser transferida para cada parte da nave, seja através da tensão ou pressão, e desta maneira não é sentida a ausência de peso.
Ausência de peso no centro de um planeta
No centro de um planeta uma pessoa iria sentir ausência de peso, pois a atracção da massa externa iria cancelar-se. Genericamente, a força gravitacional é igual a zero em qualquer lugar de um planeta esférico simétrico e oco, de acordo com o teorema de shell.
Efeitos na saúde
Seguindo o estabelecido nas estações espaciais que podem ser habitadas por longa duração pelos humanos, foi demonstrado que a exposição à microgravidade pode apresentar alguns efeitos negativos à saúde. Os seres humanos estão adaptados para a vida na superfície da Terra. Quando o efeito da gravidade é removido, certos sistemas fisiológicos começar a funcionar deficientemente, influenciando todo o organismo.
A condição inicial mais comum sentida pelos seres humanos em condições de ausência de peso é comummente conhecida como o mal-estar espacial. Os sintomas incluem enjoos gerais, náuseas, vertigens, dores de cabeça, letargia (estado em que as funções da vida estão atenuadas por forma tal que parecem estarem suspensas), vómitos, e um mal estar geral. O seu primeiro caso foi reportado pelo cosmonauta Gherman Titov em 1961. Cerca de 45% de todas as pessoas que passaram por uma experiência de flutuação livre sob condições de microgravidade sofreram destes sintomas. A duração do mau-estar espacial varia, porém em nenhum caso ela durou mais de 72 horas. Por volta deste tempo os astronautas já se acostumam ao novo ambiente.
Os efeitos adversos mais significativos da exposição prolongada à microgravidade são o atrofiamento muscular e a deterioração do esqueleto: estes efeitos podem ser minimizados através de um regime de exercícios. Outros efeitos significativos incluem e redistribuição dos fluidos, um atraso no sistema cardiovascular, produção reduzida de células vermelhas no sangue, desordens de orientação, e um enfraquecimento do sistema imunitário. Os sintomas menores incluem perda de peso, congestão nasal, distúrbios no sono, flatulências excessivas, e enchimento da face. Estes efeitos são reversíveis com o retorno à Terra.
Muitas das condições causadas pela exposição à microgravidade são similares àquelas resultantes do envelhecimento. Os cientistas acreditam que os estudos dos efeitos detrimentais (prejuízos) da ausência de peso podem ter benefícios médicos, tais como um possível tratamento para a osteoporose e um tratamento médico melhor para os internados e os idosos.
O símbolo da microgravidade, µG, foi utilizado na insígnia na missão espacial STS-107, pois esta missão foi dedicada a pesquisas sobre a microgravidade.
Aeronave KC-135 de Gravidade Reduzida da NASA
A aeronave de gravidade reduzida KC-135 da NASA tem a sua base no Lyndon B. Johnson Space Center e é comummente chamada de o "cometa do vómito". Esta é um aeroplano que a NASA faz voar em arcos parabólicos de 6 milhas de comprimento, primeiro subindo em altitude, e então caindo, de tal forma que o percurso e a velocidade correspondem ao de um objecto sem propulsão e que não sinta a fricção do ar. Isto é feito através da propulsão e direcção de modo que a fricção do ar seja compensada. O resultado disto é que as pessoas no interior do veículo não são puxadas para o chão ou qualquer outro lado da aeronave; elas passam temporariamente pela sensação de ausência de peso, durante períodos de 25 segundos. Tipicamente um voo dura cerca de duas horas, tempo durante o qual são executadas cerca de 40 parábolas.
Corporação Zero Gravity
A Corporação Zero Gravity opera um Boeing 727 modificado que voa em arcos parabólicos similares aos dos percorridos pela aeronave de gravidade reduzida da NASA. Os voos podem ser adquiridos para propósitos de pesquisa e turismos.
Ausência de peso numa nave espacial
A ausência de peso em períodos mais prolongados ocorre nas naves espaciais que estejam no exterior da atmosfera terrestre, contanto que nenhuma propulsão seja aplicada nas naves, e que elas não estejam girando no seu eixo. A órbita da Terra é uma excepção na qual os foguetões são utilizados para manobras orbitais, até à re-entrada atmosférica.
Uma nave propulsionada por foguetes que esteja acelerando pelos seus disparos possui um comportamento diferente. Mesmo que o foguete esteja acelerando uniformemente, a força é aplicada ao final posterior do foguete pelo gás que se escapa pela sua saída. Esta força deve ser transferida para cada parte da nave, seja através da tensão ou pressão, e desta maneira não é sentida a ausência de peso.
Ausência de peso no centro de um planeta
No centro de um planeta uma pessoa iria sentir ausência de peso, pois a atracção da massa externa iria cancelar-se. Genericamente, a força gravitacional é igual a zero em qualquer lugar de um planeta esférico simétrico e oco, de acordo com o teorema de shell.
Efeitos na saúde
Seguindo o estabelecido nas estações espaciais que podem ser habitadas por longa duração pelos humanos, foi demonstrado que a exposição à microgravidade pode apresentar alguns efeitos negativos à saúde. Os seres humanos estão adaptados para a vida na superfície da Terra. Quando o efeito da gravidade é removido, certos sistemas fisiológicos começar a funcionar deficientemente, influenciando todo o organismo.
A condição inicial mais comum sentida pelos seres humanos em condições de ausência de peso é comummente conhecida como o mal-estar espacial. Os sintomas incluem enjoos gerais, náuseas, vertigens, dores de cabeça, letargia (estado em que as funções da vida estão atenuadas por forma tal que parecem estarem suspensas), vómitos, e um mal estar geral. O seu primeiro caso foi reportado pelo cosmonauta Gherman Titov em 1961. Cerca de 45% de todas as pessoas que passaram por uma experiência de flutuação livre sob condições de microgravidade sofreram destes sintomas. A duração do mau-estar espacial varia, porém em nenhum caso ela durou mais de 72 horas. Por volta deste tempo os astronautas já se acostumam ao novo ambiente.
Os efeitos adversos mais significativos da exposição prolongada à microgravidade são o atrofiamento muscular e a deterioração do esqueleto: estes efeitos podem ser minimizados através de um regime de exercícios. Outros efeitos significativos incluem e redistribuição dos fluidos, um atraso no sistema cardiovascular, produção reduzida de células vermelhas no sangue, desordens de orientação, e um enfraquecimento do sistema imunitário. Os sintomas menores incluem perda de peso, congestão nasal, distúrbios no sono, flatulências excessivas, e enchimento da face. Estes efeitos são reversíveis com o retorno à Terra.
Muitas das condições causadas pela exposição à microgravidade são similares àquelas resultantes do envelhecimento. Os cientistas acreditam que os estudos dos efeitos detrimentais (prejuízos) da ausência de peso podem ter benefícios médicos, tais como um possível tratamento para a osteoporose e um tratamento médico melhor para os internados e os idosos.
Fonte: Wikipédia.
