Почему вес падает: Причины резкой потери веса у женщин и мужчин

Причины резкой потери веса у женщин и мужчин

Лечил запущенный геморрой у Нековаля Валерия Михайловича в 2019 г. Дотянул до постоянных кровотечений. Врача посоветовали знакомые. Записался на прием, провели предварительные обследования и через 2 недели я уже в больнице. Все очень быстро. Когда лежал в больнице — был удивлен и восхищен его работоспособностью (видишь доктора и в семь утра и в десять вечера). Прошло уже 3 года после операции. Огромное спасибо ему и всей команде.

Николай

Елена Анатольевна очень внимательно относится к подготовке пациента перед операцией.

Не забывает посетить в реанимации и интересуется самочувствием пациента в палате. Расскажет все нюансы подготовки и послеоперационного периода. Большое спасибо за профессионализм.

Михаил

Виктор Сергеевич был моим лечащим врачем. Все четко и по делу на каждом этапе (предоперационный период, операция, послеоперационный период). Профессионал своего дела. Наставник будущих врачей.

Михаил

Ирина Эдуардовна провела со мной все подготовительные процедуры перед операцией. Профессиональный, внимательный и чуткий врач.

Михаил

Попала в клинику с 3 стадией геморроя, когда без операции уже не обойтись. Готовилась морально к послеоперационному кошмару, начитавшись отзывов в интернете, какие боли у людей, в том числе при походе в туалет. Но мне исключительно повезло, оперировала прекрасный врач Медкова Юлия Сергеевна вместе с ординатором Русланом Алиевичем, также был замечательный анестезиолог Павленко Александр Сергеевич, меня колотило от страха в операционной, он ввел какой-то препарат для успокоения и сделал очень грамотно саму анестезию, была комбинация спинальной и общего наркоза, после чего я очень быстро и без проблем отошла. Была выполнена открытая и закрытая геморроидэктомия, удалили 3 довольно больших узла. Мои страхи оказались напрасными, я выполняла все рекомендации лечащего врача, поэтому процесс восстановления и заживления прошел очень гладко. Юлия Сергеевна очень внимательный и позитивный врач, все доходчиво объясняет, подбадривает, это не так часто встречается в медицине. Сама клиника тоже очень понравилась, и условия, и персонал, я выбирала из списка клиник по ДМС и не ошиблась. Однозначно рекомендую.

Внезапная потеря веса. Что нужно знать

Похудеть, ничего не меняя и не прилагая усилий, — мечта многих. Но если такое «чудо» действительно происходит, стоит задать себе вопрос: а все ли в порядке со здоровьем? Не нужно ли посетить врача? Вот несколько неприятных причин аномального похудения, о которых стоит знать

Вес — один из важных индикаторов здоровья. Недостаток массы тела, как и ее избыток, ученые связывают с повышенным риском смерти. Но внезапные резкие колебания веса даже в пределах вашей нормы могут быть тревожным знаком.

Допустим, ваш нормальный вес — 72 кг. Вы заметили, что за полгода потеряли 4 кг — больше пяти процентов. Это уже существенный показатель. Если такая перемена произошла без каких-либо усилий с вашей стороны (вы потребляли примерно тот же объем калорий и поддерживали тот же уровень активности), это может быть достаточной причиной, чтобы на всякий случай обратиться к врачу.

А если есть другие симптомы — слабость (которая может говорить о потере мышечной массы), сухость кожи, ломкость волос и ногтей (признак потери витаминов и микроэлементов), перемены настроения, нарушения в работе кишечника или странные сигналы со стороны сердца, — то тем более лучше записаться на прием к терапевту.

Чаще всего нездоровая потеря веса сигнализирует о сбое в обмене веществ. А вот причины этого сбоя могут быть разные.

Около 40% больных раком на момент постановки диагноза замечали резкую потерю веса. Исследование 2018 года показало, что этот симптом стоит на втором месте среди ранних признаков онкозаболевания. Он наблюдается при лейкемии и лимфоме, раке легких (особенно аденокарциноме), толстой кишки, яичников и поджелудочной железы.

Одна из причин — это сама опухоль, клетки которой меняют обмен веществ, ослабляя его способность усваивать белок и получать энергию. В результате чахнут мышцы и истончается жировая ткань, что приводит к резкому снижению веса. Другая причина — иммунный ответ. Чтобы бороться с опухолью, иммунитет вырабатывает вещества, называемые цитокинами. С их помощью организм мобилизует ресурсы, чтобы затормозить рост злокачественных клеток. Это может привести к потере веса и мышечной массы и снижению аппетита.

На то, что похудение связано именно с развитием рака, могут указывать и другие симптомы — хроническая усталость, тошнота, отвращение к еде, постоянно повышенная температура. Кроме того, у разных видов рака есть свои признаки: увеличение лимфатических узлов, красноватые пятна на коже, кровотечения, изменения в работе кишечника, частый кашель.

Щитовидная железа управляет обменом веществ с помощью гормонов. Если их вырабатывается больше — клетки активнее потребляют кислород, учащается дыхание и сердцебиение. Процессы в организме начинают работать как бы в спринтерском режиме. В результате тратится больше питательных веществ, что может отразиться на весе. Другие признаки, которые говорят о дисфункции щитовидной железы, — слабость, беспричинное беспокойство, возбудимость или раздражительность, проблемы со сном, приливы жара.

Чаще всего повышенная активность щитовидной железы бывает при Базедовой болезни (примерно в 50% случаев) и разного рода опухолях, поражающих орган. Но могут быть и другие причины. Так, примерно у 7% женщин в первый год после рождения ребенка развивается послеродовой тиреоидит, причем один из симптомов его начальной фазы — как раз резкая потеря веса. Слишком «усердную» работу щитовидной железы может спровоцировать и диета с большим количеством йода — например, морской капусты.

При диабете I типа поджелудочная железа не вырабатывает достаточно инсулина. Это гормон, который организм использует для усвоения поступающего из пищи сахара (глюкозы). Чтобы вывести глюкозу, которую не удалось утилизировать, организм усиливает выделение мочи — в результате тело теряет жидкость и питательные вещества.

Другая причина связана с голоданием организма. Из-за того что в ткани не поступает глюкоза, в качестве источника энергии используются жировые и мышечные ткани. В результате активного сжигания жиров масса тела резко снижается — до 10–15 кг за месяц. Кроме потери веса человек может ощущать слабость, головокружение, сильный голод. Он начинает чаще ходить в туалет, появляется запах ацетона изо рта. 

Часто думают, что сахарный диабет I типа развивается в детстве, а его причины наследственные. Но это не всегда так. Примерно в 20% случаях этот вариант диабета развивается уже во взрослом возрасте. И большинство этих случаев не имеют генетической природы.

В кишечнике происходит всасывание в кровь питательных веществ, которые поступают затем в клетки. За этот процесс отвечают микроскопические ворсинки, которыми усеяна слизистая оболочка. Если по какой-то причине слизистая истончается или погибает, организм недополучает питание. Конвейер пищи, который проходит через кишечный тракт, оказывается некому «разгружать».

Частая причина поражения слизистой — разные формы непереносимости продуктов, например целиакия (непереносимость белка глютена, который содержится в злаковых). Когда глютен попадает в организм человека с целиакией, его иммунная система по ошибке атакует тонкий кишечник. Похожие проблемы могут возникнуть при хроническом гастрите, энтерите, колите.

Если потеря веса связана с нарушением всасывания питательных веществ, то наблюдаются такие симптомы, как боль в животе, вздутие, ощущение тяжести, диарея или запоры. Стоит обратить внимание и на признаки недостатка витаминов и минеральных веществ — это анемия, сухость кожи, ломкость ногтей, кровоточивость десен.

Значительная потеря веса типична для тяжелых степеней сердечной недостаточности. Согласно исследованию 2014 года, у людей, страдающих этим заболеванием, риск остановки сердца в 3 раза выше, если врачи зафиксировали у них резкую потерю веса.

Почему это состояние заставляет людей худеть? Однозначного ответа нет. По одной из версий, поскольку сердцу трудно перекачивать кровь и снабжать ткани кислородом, тело тратит больше энергии на дыхание, чтобы получить его. Низкий кровоток в желудочно-кишечном тракте может затруднить усвоение питательных веществ. Еще одно объяснение — высокий уровень воспалительных цитокинов, которые увеличивают скорость обмена веществ в тканях. 

Стоит добавить, что снижение массы тела может быть не всегда заметным из-за отеков, которые сопровождают это состояние.

 

При таких состояниях, как депрессия, тревожное расстройство или посттравматическое расстройство, человек может долго не осознавать, что в его жизни что-то изменилось. Особенно если он погружен в работу или не склонен прислушиваться к себе. И тогда стоит обратить внимание на колебания веса.

Клиническая депрессия перестраивает биохимию мозга — в частности, влияет на те его участки, которые контролируют аппетит и удовольствие от еды. У людей, страдающих депрессией, нарушается восприятие вкуса и запаха. Любая еда кажется пресной. Кроме того, неврозы и депрессии часто сопровождаются обострением заболеваний желудочно-кишечного тракта, например того же гастрита.

Лекарства, применяемые для лечения определенных заболеваний, могут ускорить обмен веществ, что приведет к сжиганию большего количества калорий или снижению чувства голода. К ним относятся: стимуляторы, химиотерапевтические препараты, антидепрессанты, лекарства от диабета II типа. Поговорите со своим врачом, если после начала приема лекарства вы теряете аппетит или начинаете резко худеть.

 

На севере Красноярского края проведут масштабные исследования популяции волков

Это позволит установить их место в экосистеме и подготовить план по регуляции роста стай, сообщил старший научный сотрудник института экологии и географии СФУ Анатолий Суворов

Читать полностью

Физика падения

Введение

Если кто-то уронит два предмета с одной высоты, один тяжелый, а другой легкий, какой из них упадет на землю первым? Если вы похожи на большинство людей, вы можете инстинктивно выбрать более тяжелый предмет. А почему бы и нет? Ведь камни падают быстрее перьев. Помимо веса, на скорость падения объекта влияют и другие факторы. Этот эксперимент поможет учащимся изучить такие факторы, как гравитация и воздух. Студенты будут использовать свои глаза и уши, чтобы выяснить, как масса влияет на скорость, с которой что-то падает.

Для получения дополнительной информации и идей о том, как реализовать задание в классе, посмотрите видео.

Ключевые термины

Масса: Мера количества материала (или материи), которым обладает объект. Не путать с весом или объемом. Масса говорит только о том, сколько существует фактического материала, а не о том, насколько велик объект или как сильно что-то его тянет.

Вес: Масса (количество вещества) умножается на силу притяжения планеты (гравитация). Это означает, что ваш вес на Луне будет составлять 1/6 от земного (гравитация на Луне в 0,166 раза больше, чем на Земле). Однако ваша масса останется прежней.

Сила: Толчок или притяжение объекта ощущается из-за взаимодействия с другими объектами. Если взаимодействие прекращается, то силы нет. Формально это определяется как произведение массы на ускорение. Например, гравитация — это сила, которая представляет собой притяжение Земли ко всем объектам.

Скорость: Мера того, насколько быстро что-то движется в определенном направлении. Не путать со скоростью, которая показывает, насколько быстро что-то движется. «Машина ехала со скоростью 65 миль в час на юг по I-9.5″ — это мера скорости. «Американские горки двигались со скоростью 65 миль в час, когда Билли заболел» — это мера скорости.

Ускорение: Скорость изменения скорости. Когда что-то ускоряется, меняется скорость или направление движения. Положительное изменение ускорения означает, что объект движется быстрее, а скорость автомобиля увеличивается с 30 до 40 миль в час. Отрицательное изменение означает, что объект движется медленнее, скорость автомобиля увеличивается с 40 до 30 миль в час. Наконец, изменение направления скорости объекта без изменения скорости, например, если автомобиль движется на север и поворачивает на восток, продолжая движение, то автомобиль ускорился, потому что направление скорости автомобиля изменилось. Помните, что скорость — это вектор с направлением и величиной, поэтому изменения любого (или обоих) этих факторов вызовут ускорение.

Сопротивление воздуха: Сила, с которой воздух действует на что-то, что движется сквозь него. Когда объект с большей поверхностью падает в воздухе, он испытывает большее сопротивление воздуха. Сопротивление воздуха не зависит от массы тела.

КЛЮЧЕВОЙ ВОПРОС:

Как масса влияет на скорость падения объекта?

Перед заданием учащиеся должны знать:

Гравитация Земли заставляет предметы падать, притягивая их к земле

• Есть разница между весом и массой.
• Есть разница между скоростью, скоростью и ускорением.
• Сила равна массе, умноженной на ускорение.
• Когда что-то падает в воздухе, оно испытывает сопротивление воздуха.

ПОСЛЕ занятия учащиеся должны знать:

• Как масса влияет на скорость падения предметов.
• Почему молоток и перо будут падать с одинаковой скоростью на Луну, но не на Землю.

Наука о падающих предметах

Если бы кто-нибудь показал вам две сферы одинакового размера, но с разной массой, скажем, 1 г и 10 кг, и спросил, какая из них упадет на землю первой после падения с Пизанской башни, что ты говоришь? Если вы похожи на большинство людей, вы бы сказали, что 10-килограммовая сфера упадет на землю первой. Так говорил и Аристотель, и 1000 лет ему все верили. Но проведение эксперимента показало бы вам, помимо великолепного вида на Пизу, что на самом деле обе сферы упали на землю одновременно.

Именно это и сделал Галилей, показав миру, что объекты разной массы падают с одинаковой скоростью. (Это также хороший пример того, почему важно проводить эксперименты самостоятельно, а не просто верить кому-то на слово. ) Чтобы начать понимать, почему Галилей был прав, нам нужно понять разницу между несколькими физическими словами, которые часто путают. вместе и перепутаны: масса, вес, скорость, скорость, ускорение и сила.

Начнем с массы и веса. Масса — это количество вещества, которым обладает объект. Масса и вес — не одно и то же: масса объекта останется неизменной, где бы он ни находился во Вселенной, а вес — нет. Если бы у меня было какое-то количество вещей, скажем, яблоко, и я взял его с Земли на Луну, у меня все равно было бы столько же вещей: одно яблоко (при условии, что я не проголодался в поездке). Куда бы я ни положил это одно яблоко, у меня всегда будет одно и то же количество яблок, если только я его не съем. Это значит, что здесь или на Луне у моего яблока одинаковая масса. Масса имеет единицу измерения килограмм.

Итак, вес — это произведение массы на силу гравитации, или насколько сильно планета притягивает объект к себе. Возвращаясь к нашему яблоку, это яблоко было бы намного легче поднять и положить в рот на Луне, чем на Земле, верно? Земля притягивает яблоко сильнее, чем Луна, потому что притяжение Земли (гравитация) сильнее, чем притяжение Луны. Хотя у меня такое же количество материала, та же масса, вес моего яблока на Земле больше, чем на Луне. Вес — это масса, умноженная на ускорение, это ускорение возникает из-за силы тяжести, которая притягивает объекты к земле. Единицей измерения веса являются ньютоны, то есть единицы массы (килограммы), умноженные на единицы ускорения. Но как мы иногда получаем единицы массы, когда спрашиваем о весе вещей? Это потому, что весы мы используем для измерения веса фактора ускорения притяжения Земли к объекту. Этот фактор является постоянным на Земле, а это означает, что он всегда один и тот же, если вы находитесь на Земле. Если бы я был на Луне и мое яблоко весило бы 0,25 ньютона, мне нужно было бы знать значение ускорения свободного падения на Луне, чтобы найти его массу.

Теперь о скорости, скорости, ускорении и силе. Скорость и скорость — разные вещи, но разница очень мала. Скорость дает больше информации, чем скорость, потому что она говорит нам, насколько быстро что-то движется в определенном направлении. Скорость — это то, насколько быстро что-то движется, но ничего не говорит о направлении этого движения. Ускорение говорит о том, насколько скорость изменяется в определенном направлении. Если что-то имеет постоянную скорость, скажем, движется на юг со скоростью 65 миль в час, ускорение отсутствует.

Как теперь можно что-то ускорить? Чтобы ускориться, объект должен чувствовать силу, то есть притяжение или толчок. Если вы ударите по футбольному мячу с некоторой силой, мяч изменит свою скорость, а это значит, что он ускорится. Сила — это масса, умноженная на ускорение. Это означает, что сила — это количество материала, умноженное на то, насколько сильно его толкают или тянут. Чем больше сила (чем сильнее удар), тем больше меняется ускорение футбольного мяча, так как его масса не меняется.

Когда что-то падает, оно падает под действием силы тяжести. Поскольку этот объект чувствует силу, он ускоряется, а это означает, что его скорость становится все больше и больше по мере падения. Сила, с которой Земля притягивает что-то в форме гравитации, является разновидностью ускорения. Земля притягивает все в одинаковой степени. Точно так же все ускоряется по направлению к Земле. Сила, которую ощущают объекты, может быть разной, потому что они имеют разную массу, но ускорение на Земле, которое они испытывают, точно такое же. Вес — это сила, действующая на массу из-за гравитации, потому что это количество вещества, умноженное на ускорение, с которым оно притягивается к Земле, любой планете или спутникам. Поскольку Земля придает всему одинаковое ускорение, объекты с разной массой все равно ударятся о землю в одно и то же время, если их сбросить с одной и той же высоты.

В первый раз, когда вы это скажете, никто вам не поверит, потому что каждый уронил шарик и перо одновременно, и они упали на пол в разное время. Это происходит не из-за различий в ускорении, которое постоянно на Земле, а из-за того, что воздух давит на объект в направлении, противоположном направлению притяжения Земли. Эта сила вызвана сопротивлением воздуха.

Чем менее массивен объект, тем больше сила сопротивления воздуха замедляет объект при падении. Если бы два объекта были сброшены на Луну, где нет воздуха, они бы падали с одинаковой скоростью, независимо от того, насколько сильно они различаются по массе. Форма объекта может влиять на то, насколько на него влияет сопротивление воздуха. Например, если вы уроните лист бумаги горизонтально, большая часть его поверхности будет подвергаться воздействию сопротивления воздуха. Но если бросить бумагу вертикально, тонкой стороной, то меньше будет поверхность, подверженная сопротивлению воздуха. Это означает, что в этом положении бумага будет чувствовать меньший толчок от воздуха и такое же притяжение от Земли. Два листа бумаги одинаковой массы, брошенные с одинаковой высоты, но один из которых находится в горизонтальном, а другой в вертикальном положении, не упадут на пол одновременно.

Астронавт Нил Армстронг провел эксперимент на Луне, чтобы убедить всех в правоте Галилея, что два объекта разной массы и формы — в данном случае перо и молоток — при отсутствии сопротивления воздуха ударятся о землю одновременно время.

В эксперименте 2, который вы будете выполнять, два предмета с разной массой, испытывающие приблизительно одинаковое сопротивление воздуха, будут брошены и, надеюсь, убедит ваших детей в том, что масса не имеет никакого отношения к тому, как предметы падают.

Эксперимент 1

Материалы

• 2 листа бумаги одинакового размера
• Стул или стол (или и то, и другое)
• Линейка или метрическая лента (дополнительно)
• Балансировочная балка (дополнительно)
• Камера для записи эксперимента (опционально)
• Хронометр или что-то для измерения времени (по желанию)

В пособии для учащихся мы попросили учащихся разработать собственный эксперимент, чтобы проверить, падают ли два объекта одинаковой массы, но разной формы на землю одновременно. Идея состоит в том, чтобы побудить их к творчеству, понять, как планировать эксперименты, и думать как ученые и инженеры. Им дается набор материалов, которые они могут использовать для своих экспериментов. Это им подсказывает, но им должно быть позволено использовать другие материалы в своем дизайне. Как учитель, вы можете задавать наводящие вопросы, чтобы заставить их задуматься о различных аспектах экспериментов. Ниже приведены полные инструкции для одного возможного дизайна.

Цель эксперимента состоит в том, чтобы учащиеся поняли, что масса не является фактором, влияющим на то, как предметы падают, и что они замечают, что форма имеет значение и почему она имеет значение. Смятие бумаги или изменение направления падения бумаги может поддержать эти идеи. Им нужно выяснить, какие переменные они должны контролировать, например, одновременное падение бумаги или наличие сильного воздушного потока, а также согласованность повторных экспериментов.

Мы просим студентов следовать научному методу планирования эксперимента.

Научный метод состоит из пяти основных шагов плюс один шаг обратной связи:

• Сделайте наблюдение.
• Задать вопрос.
• Сформулируйте гипотезу или проверяемое объяснение.
• Сделать прогноз на основе гипотезы.
• Проверить предсказание.

Установка

• Возьмите два листа бумаги и скомкайте один в шар.
• Если у вас есть балансиры, найдите массу каждого листа бумаги. Запишите эти значения в свои заметки
• Измерьте высоту, с которой вы будете ронять листы бумаги. Убедитесь, что они одинаковой высоты. Запишите значение роста в свои заметки
• Подготовьте таймер и камеру к записи
• Выдвиньте гипотезу: как вы думаете, какой лист бумаги упадет на землю первым? Легче или тяжелее?
• Бросьте листы бумаги одновременно

Учащиеся должны подумать о том, как массы двух листов бумаги были одинаковыми, но смятый кусок упал на землю первым. Почему?

Эксперимент 2

В этом эксперименте учащихся просят придумать способ проверить, падают ли на землю два объекта разной массы, но одинаковой формы в одно и то же время. Им был предоставлен набор материалов, отличный от эксперимента 1. В этом случае есть другие переменные, которые нужно контролировать, например, как одинаковые или разные формы влияют на результат, и разница в массе между двумя объектами. Если масса удвоена, но форма такая же, будут ли предметы падать на пол одновременно? Как и в случае с экспериментом 1, мы дали вам возможную установку для эксперимента. Но опять же, студенты должны иметь свободу создавать свои собственные проекты.

Материалы

• 2 шара одинакового размера, но разной массы 2 алюминиевые формы для тарталеток
• Стул или стол (или и то, и другое)
• Линейка или метрическая лента (дополнительно)
• Балансировочная балка (дополнительно)
• Хронометр или что-то для измерения времени (по желанию)
• Камера для записи эксперимента (опционально)

В наборе разные наборы мячей, повторите эксперимент со всеми возможными комбинациями деревянных и резиновых мячей. Обязательно пометьте мячи и измерьте их, чтобы сделать хорошее сравнение.

Если вы работаете дома и у вас нет нужных материалов, вы всегда можете заменить шарики глиной или пластилином (рецепт домашнего пластилина см. в рекомендуемых ресурсах). Если у вас нет ни пластилина, ни пластилина, то найдите в доме два предмета одинаковой формы, но разного веса. Например, две одинаковые бутылки с водой, одна полная, а другая с меньшим количеством воды или без воды. Цель этого эксперимента — проверить, падают ли объекты с разной массой, но одинаковой формы одновременно. Вместо алюминиевых форм для тарта вы можете использовать алюминиевую фольгу или любой другой тип бумаги/фольги, который издает звук при ударе о него падающими предметами.

Как и в случае с заданием 1, мы просим учащихся следовать научному методу планирования эксперимента.

Установка

• Поставьте две формы для тарталеток на пол дном вверх на расстоянии около фута друг от друга.
• Выберите два шара одинакового размера
• Если у вас есть балансиры, найдите массу двух шаров и запишите эти значения в свои заметки
• Подготовьте таймер и камеру к записи эксперимента
• Выдвиньте гипотезу: Как вы думаете, какой мяч упадет быстрее? Легче или тяжелее?
• Бросайте шары одновременно
• Сколько раз вы слышали удары по тарелкам каждый раз, когда бросали шарики

Учащиеся должны обратить внимание на то, сколько ударов они слышали каждый раз, когда бросали мячи.

Зависит ли это от того, насколько различны массы шаров? Какой мяч быстрее коснется пола?

Научные стандарты следующего поколения:

5-PS2-1. Поддержите аргумент, что гравитационная сила, действующая со стороны Земли на объекты, направлена ​​вниз.

МС-ESS1-2. Разработайте и используйте модель для описания роли гравитации в движениях внутри галактик и Солнечной системы.

Соответствующие мероприятия по расширению

https://colab.research.google.com/drive/1ztsyj5sz8bfxugzmmct0putrwgf0pxcg? Предлагаемые ресурсы

Видео для детей младшего возраста

Гравитация и свободное падение

Опасно! Falling Objects

Simulations & Videos:

Был ли Галилей прав?: Исследуйте влияние гравитации на объекты различной массы во время свободного падения. Предсказать, как будут выглядеть графики положение-время и скорость-время. Сравните графики для легких и тяжелых предметов.

Модель свободного падения: Эта симуляция позволяет учащимся изучить движение объекта в свободном падении.

Сопротивление воздуха при свободном падении: Эта симуляция позволяет учащимся сравнить движение свободно падающих объектов с учетом и без влияния сопротивления воздуха.

Veritasium: Заблуждения о падающих предметах 3,5-минутное видео

Свободное падение и сопротивление воздуха

В предыдущем разделе было указано, что все предметы ( независимо от их массы ) свободно падают с одинаковым ускорением — 9,8 м/ SS. Это конкретное значение ускорения настолько важно в физике, что у него есть свое особое название — ускорение свободного падения — и свой особый символ — г . Но почему все объекты свободно падают с одинаковым ускорением независимо от их массы? Это потому, что они все весят одинаково? … потому что они все

имеют ту же гравитацию, что и ? …потому что сопротивление воздуха у всех одинаковое? Почему? Эти вопросы будут рассмотрены в этом разделе урока 3.

В дополнение к исследованию свободного падения также будет проанализировано движение объектов, встречающих сопротивление воздуха. В частности, будут изучены два вопроса:

• Почему объекты, встречающие сопротивление воздуха, в конце концов достигают предельной скорости?
• Почему в ситуациях, когда есть сопротивление воздуха, более массивные объекты падают быстрее, чем менее массивные?

Чтобы ответить на поставленные выше вопросы, второй закон движения Ньютона (F _net = m•a) будет применен для анализа движения тел, падающих под действием единственной силы тяжести (свободное падение) и под двойным влиянием силы тяжести и сопротивления воздуха.

Движение свободного падения

Как вы узнали из предыдущего раздела, свободное падение — это особый тип движения, при котором единственной силой, действующей на объект, является гравитация. Объекты, о которых говорят, что они подвергаются свободное падение , не встречающие значительной силы сопротивления воздуха; они падают только под действием силы тяжести. В таких условиях все объекты будут падать с одинаковым ускорением независимо от их массы. Но почему? Рассмотрим свободное падение 1000-килограммового слоненка и 1-килограммовой мыши-переростка.

Если применить второй закон Ньютона к их падению и построить диаграмму свободного тела, то можно увидеть, что 1000-килограммовый слоненок будет испытывать большую силу тяжести. Эта большая сила тяжести будет иметь прямое влияние на ускорение слона; таким образом, основываясь только на силе, он можно подумать , что 1000-килограммовый слоненок разгоняется быстрее. Но ускорение зависит от двух факторов: силы и массы. 1000-килограммовый слоненок явно имеет большую массу (или инерцию). Эта увеличенная масса оказывает обратное влияние на ускорение слона. Таким образом, прямое воздействие большей силы на 1000-килограммового слона равно 90 236 компенсируется 90 237 обратным действием большей массы 1000-килограммового слона; и поэтому каждый объект ускоряется с одинаковой скоростью — примерно 10 м/с/с. Отношение силы к массе (F _net /m) одинакова для слона и мыши в условиях свободного падения.

Это отношение (F _net /м) иногда называют напряженностью гравитационного поля и выражается как 9,8 Н/кг (для местоположения на поверхности Земли). Сила гравитационного поля является свойством местоположения в гравитационном поле Земли, а не свойством слоненка или мыши. Все объекты, расположенные на поверхности Земли, будут испытывать такую ​​силу (9.8 Н) на каждый 1 кг массы объекта. Будучи свойством местоположения в гравитационном поле Земли, а не свойством самого свободно падающего объекта, все объекты на поверхности Земли будут испытывать такое количество силы на единицу массы. Таким образом, все объекты свободно падают с одинаковой скоростью независимо от их массы. Поскольку гравитационное поле 9,8 Н/кг на поверхности Земли вызывает ускорение любого объекта, помещенного на нее, на 9,8 м/с/с, мы часто называем это соотношение ускорением свободного падения. (Гравитационные силы будут обсуждаться более подробно в одном из следующих разделов учебника «Класс физики».)

 

 

 

Посмотри!

Величина напряженности гравитационного поля ( г ) различна в разных гравитационных средах. Используйте Значение g виджета ниже, чтобы посмотреть напряженность гравитационного поля на других планетах. Выберите местоположение из выпадающего меню; затем нажмите Кнопка «Отправить» .

Расследуй!

Даже на поверхности Земли существуют локальные вариации значения g. Эти вариации обусловлены широтой (Земля не идеальная сфера, она имеет выпуклость посередине), высотой и местной геологической структурой региона. Используйте виджет Gravitational Fields ниже, чтобы исследовать, как местоположение влияет на значение g.

 

Падение с сопротивлением воздуха

Когда объект падает в воздухе, он обычно сталкивается с некоторым сопротивлением воздуха. Сопротивление воздуха возникает в результате столкновений передней поверхности объекта с молекулами воздуха. Фактическая величина сопротивления воздуха, с которым сталкивается объект, зависит от множества факторов. Чтобы не усложнять тему, можно сказать, что двумя наиболее распространенными факторами, оказывающими прямое влияние на величину сопротивления воздуха, являются скорость объекта и площадь поперечного сечения объекта . Увеличение скорости приводит к увеличению сопротивления воздуха. Увеличение площади поперечного сечения приводит к увеличению сопротивления воздуха.

 

 

 

Почему объект, встречающий сопротивление воздуха, в конце концов достигает предельной скорости? Чтобы ответить на эти вопросы, применим второй закон Ньютона к движению падающего парашютиста.

На приведенных ниже диаграммах показаны диаграммы свободного тела, показывающие силы, действующие на 85-килограммового парашютиста (включая снаряжение). Для каждого случая используйте диаграммы, чтобы определить результирующую силу и ускорение парашютиста в каждый момент времени. Затем используйте кнопку для просмотра ответов.

 

 

 

Приведенные выше диаграммы иллюстрируют ключевой принцип. Когда объект падает, он набирает скорость. Увеличение скорости приводит к увеличению величины сопротивления воздуха. В конце концов, сила сопротивления воздуха становится достаточно большой, чтобы уравновесить силу тяжести. В этот момент времени результирующая сила равна 0 ньютонов; объект перестанет ускоряться. Говорят, что объект достиг конечной скорости . Изменение скорости прекращается в результате баланса сил. Скорость, при которой это происходит, называется конечной скоростью.

В ситуациях, когда есть сопротивление воздуха, более массивные предметы падают быстрее, чем менее массивные. Но почему? Чтобы ответить на вопрос почему , необходимо рассмотреть диаграммы свободного тела для объектов разной массы. Рассмотрим падение двух парашютистов: одного массой 100 кг (парашютист плюс парашют), а другого — 150 кг (парашютист плюс парашют). Диаграммы свободного тела показаны ниже для момента времени, когда они достигли предельной скорости.

Как было сказано выше, величина сопротивления воздуха зависит от скорости объекта. Падающий объект будет продолжать ускоряться до более высоких скоростей, пока не встретит сопротивление воздуха, равное его весу. Поскольку парашютист весом 150 кг весит больше (испытывает большую силу тяжести), он будет разгоняться до более высоких скоростей, прежде чем достигнет конечной скорости. Таким образом, более массивные объекты падают быстрее, чем менее массивные объекты, потому что на них действует большая сила тяжести; по этой причине они разгоняются до более высоких скоростей, пока сила сопротивления воздуха не сравняется с силой тяжести.

 

Расследуй!

Величина сопротивления воздуха, которое испытывает объект, зависит от его скорости, площади поперечного сечения, формы и плотности воздуха. Плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря, температуры и влажности. Тем не менее, 1,29 кг/м ³ — вполне разумное значение. Форма объекта влияет на коэффициент сопротивления ( C _d ). Значения для различных форм можно найти здесь. Используйте Какая дрянь! ниже, чтобы изучить зависимость силы сопротивления воздуха от этих четырех переменных.

 

Мы хотели бы предложить …

Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактива «Прыжки с парашютом» и/или нашего интерактива «Падение тел — 1D».