Какую перегрузку испытывает космонавт массой 80 кг: Какую перегрузку испытывает космонавт массой 70 кг при старте космического корабля, если ускорение его движения направлено вертикально вверх и равно 250 м/с2?

Первый этап развития космонавтики.

Как осуществить движение тела без опоры?

Здравствуйте ребята. Давайте с вами полетим в космос. Для этого нам нужна ракета. Ракетой будет воздушный шарик. Надуем шарик и отпустим!!! Ура, летим, а почему?

Ответ ученика: Воздух в шарике по закону Паскаля создает давление по всем направлениям одинаково, отверстие в шарике не завязано, из него выходит воздух, при этом оболочка и воздух будут двигаться в противоположное направление. Это следует из закона сохранения импульса: Импульс шара до взаимодействия равен нулю, после взаимодействия – геометрической сумме воздуха и оболочки, поэтому импульс оболочки и импульс воздуха должны быть равны по модулю и противоположны по направлению. Поэтому воздух и оболочка воздушного шарика движутся в разные стороны, и мы можем наблюдать полет.

Посмотрим еще один опыт, показывающий движение тела без опоры. Движение «Сегнерово колесо». Демонстрация ребятам.

Ответ ученика: При вытекании воды из отверстий, возникает реактивная сила, которая вращает тело.

Итак , мы провели опыты, показывающее реактивное движение. Отдача дает возможность, осуществлять движение без отталкивания от какой-либо опоры.

Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.

Рассчитаем, с какой скоростью движется оболочка ракеты. Запишем закон сохранения импульса для замкнутой системы двух тел: газа и оболочки.

сумма импульса тел до полета равна нулю, после полета разности импульса оболочки и импульса газа. Выразим скорость газа и выясним от чего зависит скорость газа.

Таким образом скорость оболочки зависит от импульса газа и массы оболочки.

Задача 1. Ракета массой 1 кг. содержащая заряд пороха 200г, поднялась на высоту 500м. Определить скорость выхода газов, считая, что сгорание пороха происходит мгновенно. Сопротивление воздуха не учитывать.

Дано:	Решение:
М = 1 кг m = 0.2 кг h = 500 м	Применим закон сохранения импульса и энергии. mгvг = Mобvоб; vг=Mобvоб/mг. Выясним чему равна скорость оболочки из закона сохранения энергии. Mобgh =Mобvоб2/2, vоб = = 100 м/с ; vг =1*100/0,2 = 500 м/с.
vг – ?

Второй этап развития космонавтики

Полет человека в космос. При полете в космос человек попадает в непривычные для него условия. При взлете, пока не преодолено земное притяжение, космонавт испытывает сильную вибрацию: весь корабль дрожит. Его оглушает рев могучих моторов. Вес его тела увеличивается в несколько раз.

«Я почувствовал, – вспоминал Гагарин, – какая-то непреоборимая сила все больше и больше вдавливает меня в кресло. И хотя оно было расположено так, чтобы до предела сократить влияние огромной тяжести, наваливающейся на мое тело, было трудно пошевелить и рукой, и ногой…»

Задача 2. Космическая ракета при старте с поверхности Земли движется вертикально с ускорением 20 м/с². Чему равен вес летчика-космонавта в кабине, если его масса 80 кг? Какую перегрузку испытывает космонавт?

Задача 3. Ю.А. Гагарин на космическом корабле «Восток-1» пролетел вокруг Земли расстояние 50400 км со средней скоростью 28000 км/ч. Сколько витков вокруг Земли было совершено? Сколько времени длился полет? (радиус орбиты примерно 8000 км)

Дано:	Решение:
s = 50400 км v = 28000 км/ч	Время полета t = s/v t = 50400 км / 28000 км/ч = 1,8 ч = 108 мин. Длина орбиты C = 2πR = 6,28*8000 км = 50240 км. Значит, совершен один виток.
t – ?

Новый этап развития в космонавтике – выход космонавта в открытый космос

Задача 4. Белку с лапками, полными орехов, посадили на гладкий стол и толкнули вдоль него. Приблизившись к краю стола, белка почувствовала опасность. Посоветуйте, как белке не упасть на пол?

Ответ ученика: Белке нужно выбросить орехи вперед. При выходе в космос, космонавт, должен держать какой-то груз в руках.

Первый космонавт, вышедший в открытый космос – Алексе́й Архи́пович Лео́нов. В ходе этого полета Леонов совершил первый в истории космонавтики выход в открытый космос продолжительностью 12 минут 9 секунд. Во время выхода проявил исключительное мужество, особенно внештатной ситуации, когда разбухший космический скафандр препятствовал возвращению космонавта в космический корабль. Войти в шлюз Леонову удалось, только стравив из скафандра излишнее давление, при этом он залез в люк корабля не ногами, а головой вперед, что запрещалось инструкцией.

Задача 5. При входе в шлюз Леонов А. А. стравил давление в скафандре до 0,4 ат. Сколько это Паскалей? Чем грозило данное давление космонавту?

0,4*101300= 40520 Па. Или 304 мм. рт. ст.

Сообщение ученика о первом выходе космонавта в открытый космос. С сопровождением фильма.

Следующий великий прорыв в космонавтике – полет на Луну.

Сообщение учеников о первом полете человека на Луну.

Задача 6. Наблюдая у себя дома по телевизору высадку космонавтов на Луну, профессор заметил, что у одного из отсеков корабля свисал, качаясь, рядом с фигурой космонавта канат длиной примерно с рост космонавта. Посмотрев на часы, профессор сумел определить ускорение свободного падения на этой планете. Как он это сделал?

Ответ: Оценить длину каната- примерно 1м. За t секунд канат совершил N колебаний. Отсюда определим период колебаний: T = t/N. Пользуясь формулой маятника T = 2π√L/g, находим ускорение свободного падения.

Следующий прорыв в развитии космонавтики. Создание общего космического дома.

Сообщение учеников.

Единственная станция в космосе – станция МКС.

Вклад г. Иркутска в развитие космоса.

Наш земляк Дмитрий Кондратьев. Сообщение.

Итоги урока:

1. Назовите первого космонавта?
2. Кто первый вышел в открытый космос?
3. Перечислите великие открытия в космонавтике?

Литература:

1. Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский Физика 10 – М.: Просвещение, 2007.
2. Я.И. Перельман Занимательная физика – М.: Наука, 1982.
3. А.С. Иванов, А.Т. Проказа Мир механики и техники. – М.: Просвещение, 1993.

Разработка урока «Вес тела, движущегося с ускорением» (9класс)

Тема урока: Вес тела движущегося с ускорением. Невесомость.

Цель: формирование знаний, навыков и умений по определению ускорения тела при равномерном и ускоренном движении; понятия невесомость.

Задачи урока:

Обучающая: продолжить формирование знании, навыков и умения определять ускорение тела при равномерном и ускоренном движении; добиться полного усвоения учащимися нового материала;

Развивающая: развитие умственной деятельности; умения решать проблемы и делать соответствующие выводы; умения применять теоретические знания на практике; развитие интереса и активности на уроке;

Воспитательная: приучить отдельных учащихся к систематической работе, развитие памяти; формирование высокой нравственности, трудолюбия и самостоятельности

Тип урока: комбинированный

Методы урока: частично- поисковый с применением новых технологии (интерактивных средств), наглядный, беседа

Оборудование: мультимедийный комплекс, презентация, опорный конспект, карточки

Ход урока

1. Психологический настрой.

2.  Проверка дом. задания

1. Страница истории рассказы учащихся о космонавтах Прослушивание презентаций на темы: «История освоения космического пространства», «Искусственные спутники Земли», «Первый полёт человека в космос», Т. Мусабаев, В. Терешкова

2.Упр 13(2), упр 14(1,4) Заслушивание информации о выполнении домашней работы (консультанты). Некоторые задачи, которые вызвали затруднения

3. Отгадайте ребусы Космонавт, ракета.

3. Изучение нового материала.

Мы должны научиться определять с вами вес тела при различных видах движения и уметь различать ее от силы тяжести.

1. а) вопросы для повторения:

Это сила с которой тело давит на опору или подвес. Под действием этой силы опора деформируется или подвес растягивается.

Это сила, с которой тело притягивается к Земле.

эти силы действуют на разные тела: сила тяжести действует на рассматриваемое тело, а вес на подставку или на подвес .

( демонстрируется движение бруска по поверхности стола и его покой)

Учащиеся отвечают, опираясь на законы динамики

N

F_упр

F

Р

Р

F

Силы реакции опоры и веса тела

По третьему закону Ньютона эти силы равны по модулю, но противоположны по направлению.

N=P, тогда F=Р=mg

При равномерном движении и когда тело находится в покое

Итак

υ= const. а=0

υ=0 F=Р=mg

Нежней чем вешний ветерок,

Ее на воздух поднимает,

Несет по воздуху в чертог…

Как называется состояние, в котором пребывает Людмила из стихотворения А.С.Пушкина «Руслан и Людмила»?

Невесомость

( предлагается занести эту величину в круг)

= 0

m F_тяжP N F_упр

( предлагается докончить предложение, выбрав соответствующее слово)

Силе тяжести,

весу,

массе,

силе упругости,

давлении,

силе нормального давления.

2. Не всегда вес равен силе тяжести, она может быть больше или меньше силы тяжести. Рассмотрим, когда тело движется вместе с пружинными весами ускоренно вверх. Для этого, не выпуская из рук резко опустим вниз. Легко заметить, что при этом стрелка динамометра поднимется вверх. Это значит что вес тела уменьшается. Почему?

На тело действуют: сила тяжести, и сила упругости. Вместе они сообщают телу ускорение. Согласно второму закону Ньютона

F_упр –F_т =ma

F_упр =F_т –ma

Р= F_упр

Р =F_т –ma= m( g-a)

Вывод: вес тела меньше силы тяжести

Если тело движется с ускорением, которое направлено, так же как и ускорение свободного падения, то его вес меньше веса покоящегося тела.

Вес тела может быть и больше силы тяжести. Если тело вместе с динамометром резко поднять вверх, сообщив им ускорение, то стрелка опуститься

Учащиеся самостоятельно выводят формулу

Р =F_т +ma= m( g+a)

Вывод: Если тело движется с ускорением, направленным противоположно ускорению свободного падения, то его вес больше веса покоящегося тела

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением называется перегрузкой.

Перегрузка это увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса.

При перегрузке вес внутренних органов также увеличивается. В такие моменты возникают болезненные ощущения, а чрезмерная перегрузка опасна для здоровья человека. Например, перегрузку испытывают космонавты, взлетая на корабле в космос, в это время ускорение космического корабля несколько раз превышает ускорения свободного падения. Перегрузку можно оценить соотношением

К= Р/F_тяж =1+а/g

Тренированные летчики и космонавты выдерживают увеличение веса в 5-7 раз. Они проходят специальный курс подготовки, чтобы сохранить работоспособность в условиях перегрузки. Состояние перегрузки мы испытываем в парке на аттракционах, в лифте, в нижней точке вогнутого моста.

3. Самостоятельная работа. Составление понятийной таблицы

Тело движется вверх

Тело движется вниз

Чертеж рис 60

Чертеж рис 60

Р =F_т +ma= m( g+a)

Р =F_т -ma= m( g-a)

вес больше веса покоящегося тела

вес тела меньше силы тяжести

Перегрузка

К= Р/F_тяж =1+а/g

4. Закрепление

1. Реши меня Решение задач

1.Чему равен вес летчика-космонавта массой 70 кг при старте ракеты с поверхности Земли с ускорением 15 м/с²? Какую перегрузку испытывает летчик?

2. Определите вес мальчика массой 40 кг в положениях А и В, если R₁ = 20 м., v₁=10 м/с, R₂ =10 м, v₂= 5 м/с?

3. Летательный аппарат, совершая вертикальную посадку на поверхность Земли, равномерно уменьшает свою скорость от 20 м/с до 0 за 1с. Чему равен вес пилота массой 80 кг при посадке?

5. Работа с карточками разного уровня

(ученики сами выбирают себе уровень сложности задачи, жирным шрифтом сложные задачи на «5», первая задача и задания на доске на «4», если не будет справляться то по вопросам, это на «3»)

1. Лифт Останкинской телевизионной башни разгоняется до скорости 7м/с в течение 15с. Столько же времени занимает и остановка лифта. На сколько изменяется вес человека массой 80кг в начале и в конце движения лифта?

2. С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40м, чтобы пассажир на мгновение оказался в состоянии невесомости?

3. Ракета носитель вместе с космическим кораблем имеет стартовую массу 300т. При старте запускаются одновременно четыре двигателя первой ступени ракеты, сила тяги каждого из которых 1МН, и один двигатель второй ступени, сила тяги которого 940кН. Какую перегрузку испытывают космонавты в начале старта?

Дорогие ученики вы видите что все задачи все проблемы которую мы решали сегодня опираясь законам динамики

Был этот мир глубокой тьмой окутан .

Да будет свет! И вот явился … (НЬЮТОН)

высвечивается на экране портрет Ньютона.

6. Тестирование « Гравитационные явления» 8 мин.

вариант 1 в

2 г

3 в

4 а

5 а

6 в

7 г

2 вариант 1 в

2 д

3 б

4 е

5 в

6 д

7 а

7. Подведение итогов по таблице. Оценивание.

Оценивание по карточкам самоконтроля

№ п/п

Виды заданий

оценка

1

Решение дом.задач

2

Отгадывание ребуса

3

Составление таблицы

4

Решение задач

5

Тестироваие

Итоговая оценка

8. Домашнее задание: §18 Упр 15
9. Рефлексия

«Обращение назад» — для осмысления собственных действий на основе самонаблюдения, размышления. Наш урок заканчивается. За это время выросло удивительное дерево, благодаря которому каждый из вас может показать пользу или бесполезность нашего урока. Если урок прошел плодотворно, и вы остались довольны – прикрепите к дереву плоды. Если урок прошел для вас хорошо, но могло быть и лучше – прикрепите бабочки. Если урок ничего нового не принес квадратики.

Учащиеся выбирают и прикрепляют картинки.

вопросы

1. Как изменяется при ускоренном движении тела вес?

2. Изменяется ли вес при движении тела ускоренно горизонтально?

3. Как изменяется вес космонавта при торможении приземляющегося корабля?

4. Как изменяется вес космонавта при старте ракеты, выводящий космический корабль на орбиту?

6. Отгадай? кроссворд

₁П

е

р

е

г

р

у

з

К

а

₂Б

а

й

к

О

н

у

р

₃В

о

С

т

о

к

₄З

е

М

л

я

₅Т

е

р

е

ш

к

О

в

а

₆Л

у

Н

а

₇Г

А

г

а

р

и

н

₈А

у

б

а

к

и

р

о

В

₉Н

е

в

е

с

о

м

о

с

Т

ь

1. Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса. (перегрузка)

2. Как называется место, где происходит запуск космических кораблей в космос (Байконур)

3. Название космического корабля на котором человек впервые полетел в космос. (Восток)

4. Третья планета от Солнца (Земля)

5. Первая женщина, полетевшая в космос (Терешкова)

6. Искусственный спутник Земли (Луна)

7. Фамилия первого человека полетевшего в космос (Гагарин)

8. Фамилия первого человека полетевшего в космос в Казахстане (Аубакиров)

9. Состояние тела, при котором вес тела равен нулю (невесомость)

1

Задача ( один ученик разбирает у доски)

Определить вес мальчика массой 40кг в положениях А и В, если R₁=20м, υ₁=10м/с , R₂=10м, υ₂=5м/с.

В

А

Работа с карточками разного уровня

(ученики сами выбирают себе уровень сложности задачи, жирным шрифтом сложные задачи на «5», первая задача и задания на доске на «4», если не будет справляться то по вопросам, это на «3»)

1. Лифт Останкинской телевизионной башни разгоняется до скорости 7м/с в течение 15с. Столько же времени занимает и остановка лифта. На сколько изменяется вес человека массой 80кг в начале и в конце движения лифта?

2. С какой скоростью автомобиль должен проходить середину выпуклого моста радиусом 40м, чтобы пассажир на мгновение оказался в состоянии невесомости?

3. Ракета носитель вместе с космическим кораблем имеет стартовую массу 300т. При старте запускаются одновременно четыре двигателя первой ступени ракеты, сила тяги каждого из которых 1МН, и один двигатель второй ступени, сила тяги которого 940кН. Какую перегрузку испытывают космонавты в начале старта?

Дорогие ученики вы видите что все задачи все проблемы которую мы решали сегодня опираясь законам динамики

Был этот мир глубокой тьмой окутан .

Да будет свет! И вот явился … (НЬЮТОН)

высвечивается на экране портрет Ньютона.

Д/З: п- 18 Упражнение 15 № 2,3,4

Жанель туған күніңмен құттықтаймыз!

Практические по физике 7-9 класс

---

Подборка по базе: Пр. 1. Способы защиты и жизнеобеспечение населения в услови, основные движения.docx, доклад Лавриненко В. 9а на тему_Стресс и способы вывода себя из , Валютный риск, способы его оценки и минимизации.docx, Лабораторная работа № 55Определение температуры, влажности, скор, исследование движения тел в диссипативной среде.pdf, ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛ.pdf, КСП Урок1 Экологические проблемы нефтяной промышленности. Способ, Все Практические занятия БУ (1).docx, Оказание юр.помощи практические.docx

---

Практические работы по физике в 7 – 9 классах

Пояснительная записка.

В курсе физики средней школы, как и в системе образо­вания в целом, реализуется тенденция обновления об­разования, изменения его содержания. Преодоление традиционного репродук­тивного стиля обучения и переход к новой развивающей, конструктивной модели обра­зования, обеспечивающей познавательную активность и самостоятельность мышления школьников, является одной из стратегичес­ких целей работы учителя физики. Учитывая объём и сложность изучаемого материала, и недостаток времени для формирования и совершенствования навыков применения, полученных знаний, программой предусматривается наряду с лабораторными работами выполнение практических работ. Предлагаем к выполнению содержание практических работ для 7-9 классов как одну из возможностей усиления практической направленности курса физики как через выполнение кратких экспериментальных заданий, так и через решение различных задач.

Практические работы для учащихся 9 классов
Практическая работа №1

Тема: «Способы описания движения».

Цель: Развивать умения решения задач на механическое движение с различными способами описания движения.

Краткая теория.

Механическое движение-это изменение положения тела с течением времени относительно тела отсчёта. Тело отсчёта — это тело, относительно которого определяют положение других тел. Для определения положения тела необходима система отсчета. Система отсчета состоит из тела отсчёта, системы координат, связанной с этим телом, и часов. Различают следующие виды движения: прямолинейное и криволинейное (по траектории, т.е. линии, по которой движется тело), а также равномерное или равноускоренное (по характеру изменения скорости или по ускорению). Равномерным называется движение с постоянной скоростью, при этом ускорение α=0. Равноускоренным (равнопеременным) называется движение, при котором скорость тела за любые равные промежутки времени изменяется на одну и ту же величину.

Ускорением называют величину, характеризующую быстроту изменения скорости и равную отношению изменения скорости к промежутку времени, в течение которого произошло это изменение α = υ-υ₀) /t. Скорость движения тела можно найти по формуле: υ= υ₀₊ α t. Модуль перемещения при прямолинейном движении совпадает с пройденным путём: S= υ₀t ₊ α t^2/2. Уравнение движения позволяет определить координату тела в любой момент времени t. х=х₀₊ υ₀t ₊ α t^2/2. Движение можно задать уравнением, графиком или в текстовой форме.

Задача №1.

Автомобиль тормозит на прямолинейном участке дороги перед светофором. Опишите характер движения автомобиля, если ось координат направлена в сторону движения автомобиля, а ее начало совпадает со светофором.
Задача №2.

Уравнение координаты материальной точки имеет вид х=15-3t+0,5t², величины измерены в единицах СИ.

а) Опишите характер движения материальной точки.

б) Найдите начальную координату, модуль и направление начальной скорости, модуль и направление вектора ускорения.

в) Напишите уравнение зависимости v_х (t) и постройте график.

г) Найдите скорость точки через 3с , 6с после начала движения (способ нахождения выберите самостоятельно). Полученный результат объясните.

д) Найдите координату тела через 3с. после начала движения.

е) Найдите перемещение тела за 6с.

ж) Найдите путь, пройденный телом за 6с.

Задача №3.

Мотоциклист, подъезжая к уклону, имеет скорость 10м/с и начинает двигаться с ускорением 0,5м/с. Какую скорость приобретает мотоциклист через 20 секунд?

Задача №4*.

На рисунке приведены графики зависимости проекции

скорости от времени для трех разных тел.

а) Опишите характер движения каждого тела.

б) Пользуясь графиком, определите направление вектора ускорения для каждого случая.

в) Напишите уравнение зависимости х(t), если начальная координата 250 м, а начальная скорость 10 м/с.

Можно ли по этим графикам определить, в какой момент времени тела могут встретиться?
Практическая работа №2

Тема: «Практические способы измерения сил».

Цель: Закрепить на опыте способы измерения сил тяжести, трения, упругости на опыте.

Краткая теория.

В природе существует 3 механических силы: сила тяжести, сила упругости и сила трения.

Сила, с которой Земля или другая планета действует на все тела, находящиеся у её поверхности, называется силой тяжести. Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела, её можно измерять с помощью динамометра и определить по формуле: F_тяж = mg и направлена она всегда к центру Земли(или другой планеты).

Сила, которая возникает при изменении формы или размеров тела (тела деформированы), называется силой упругости. Она направлена против деформации, т е. стремится сохранить (восстановить) форму. Сила упругости пропорциональна величине деформации (изменению длины) и коэффициенту упругости, который зависит от свойств деформированного тела.

F_упр = — k x (закон Гука).

Сила трения – это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная в сторону, противоположную движению. Сила трения зависит от свойств соприкасающихся поверхностей и силы, с которой тело давит на поверхность. Сила трения для горизонтальной поверхности определяется по формуле F = µmg.

Выполнение работы
Оборудование: динамометр, деревянный брусок, трибометр, набор грузов и тел, весы.

Задание1.Определение силы трения с помощью динамометра.

Цель: сравнить значения силы трения, полученные измерением и вычислением.

Порядок выполнения работы

1.Измерить динамометром силу трения F_тр1 при равномерном движении деревянного бруска (можно использовать дополнительные грузы) по деревянной линейке. В этом случае F_тр1= F_упр.

2.Измерить динамометром вес бруска (вместе с дополнительными грузами), который будет равен силе реакции опоры N.

3.По формуле F_тр2= µN вычислить силу трения (коэффициент трения дерева по дереву µ=0,25).

4.Сравнить значения сил F_тр1 и F_тр2.

5.Сделать вывод. Объяснить полученный результат.
Задание2.Определение силы тяжести с помощью динамометра.

Цель: сравнить значения силы тяжести, полученные измерением и вычислением.

Порядок выполнения работы

1.Измерить динамометром силу тяжести F_тяж1.

2.Взвесить исследуемое тело на весах, массу тела m выразить в кг.

3.Пользуясь формулой F_тяж2 = mg вычислить силу тяжести тела.

4.Сравнить значения F_тяж1 и F_тяж2, полученные в результате измерения и вычисления.

5.Сделать вывод. Объяснить полученный результат.
Задание3. Определение силы упругости.

Цель: определить силу упругости с помощью динамометра.

Порядок выполнения работы

1.Подвесить груз массы m к пружине динамометра(массу определить на весах), измерить её удлинение x.

2.Учитывая, что в состоянии равновесия F_тяж = F_упр или mg= — k x, выразим к(к = mg/x).

3.Используя полученные данные, вычислить силу упругости, возникающую в пружине при произвольной деформации или при подвешивании любого выбранного груза (дополнительные данные выбрать самостоятельно).
Практическая работа №3

Тема: «Расчет параметров движения тела в поле тяготения Земли».

Цель: Закрепление навыков решения задач с применением законов динамики для расчета параметров движения тела в поле тяготения Земли.

Краткая теория.

Сила, с которой Земля или другая планета действует на все тела, находящиеся у её поверхности, называется силой тяжести. Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела, её можно измерять с помощью динамометра и определить по формуле: F_тяж = mg и направлена она всегда к центру Земли(или другой планеты). Силы, действующие между любыми телами во Вселенной и на Земле, называют гравитационными силами или силами всемирного тяготения и определяются законом всемирного тяготения: два тела притягиваются друг к другу с силой,

Прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними: F=Gm₁m_2/ r². Из закона всемирного тяготения гравитационная постоянная G= F r²/ m₁m_2. G=6,67*10^-11 Н*м²/кг² и численно равна силе с которой взаимодействуют 2 тела массой по 1 кг, находясь на расстоянии 1м.

Ускорение свободного падения g= GМ_/ r², где М-масса планеты, r- расстояние от центра тяжести планеты до точки, в которой определяется ускорение свободного падения. Вес тела- это сила, с которой тело вследствие притяжения к земле давит на опору или натягивает подвес. Если тело покоится или движется прямолинейно и равномерно, то его вес равен силе тяжести. Р=mg. При движении с ускорением вес тела больше или меньше силы тяжести. Р=m(g+α), если тело движется вверх с ускорением α, Р=m(g-α), если тело движется вниз с ускорением α. Перегрузка- это величина, численно равная отношению веса движущегося тела к весу тела в состоянии покоя.
Задача №1.

Радиус орбиты ИСЗ Земли 1,1 а.е. Найти период его обращения, если радиус орбиты Земли равен 1 а.е., а период её обращения вокруг Солнца 1 год или 365 дней.
Задача №2.

Каково ускорение свободного падения тел, находящихся на расстоянии, равном 2R от поверхности Земли?
Задача №3.

Космическая ракета при старте с поверхности Земли движется вертикально вверх. С каким ускорением движется ракета, если космонавт массой 80 кг в кабине ракеты испытывает 2-кратную перегрузку?
Задача №4^*.

Вычислить силу тяжести, действующую на алюминиевый брусок объемом 500см³.
Практическая работа №4

Тема: «Сравнение работы силы упругости с изменением кинетической энергии».

Цель: Проверить на опыте закон сохранения и превращения, сравнив работу силы упругости с изменением кинетической энергии.

Теорема о кинетической энергии утверждает, что работа силы, приложенной к телу, равна изменению кинетической энергии тела. Для экспериментальной проверки можно вос­пользоваться установкой, изображенной на рисунке 1.

В лапке штатива закрепляют горизонтально динамометр. К крючку динамометра привязывают шар на нити длиной 60-80 см. На другом штативе на такой же высоте, как и динамометр, закреп­ляют лапку. Установив шар на краю лапки, штатив вместе с ша­ром отодвигают от первого штатива на такое расстояние, на кото­ром сила упругости, действующая на шар со стороны пружины динамометра, равнялась бы 2 Н. Затем шар отпускают. Под дейст­вием силы упругости он приобретает скорость, а

его кинетическая энергия изменяется от 0 до .
Для определения скорости v шара, приобретенной под дейст­вием силы упругости F_ynp, можно измерить дальность полета s шара при свободном падении с высоты Н:

Необходимое оборудование:

1) штативы для фронтальных работ — 2 шт. ;

2) ди­намометр учебный;

3) шар;

4) нитки;

5) линейка измерительная 30-35 см с мил­лиметровыми делениями;

6) весы учебные;

7) гири Г4-210.

Выполнение работы:
1. Укрепите на штативах динамометр и лапку для шара, на одинаковой высоте Н = 40 см от поверхности стола. Прикрепите к динамометру нить с привязанным шаром.
2. Установив шар на лапке, отодвигайте второй штатив до тех пор, пока показание динамометра станет равным 2 Н. Отпус­тите шар с лапки и заметьте место его паде-

ния на столе. Опыт по­вторите 2 раза и определите среднее значение дальности полета s шара.
3. Определите массу шара с помощью весов и вычислите изме­нение кинетической энергии шара пол действием силы упругости:

4. Измерьте удлинение х пружины динамометра при значений силы упругости, равном 2 Н. Вычислите работу А силы упругости:

5. Сравните полученные значения А и ∆E_k шара. Сделайте вывод.

Практическая работа №5

Тема: «Расчет периода колебаний маятников различных типов».

Цель: Закрепить навыки решения задач на расчет периода колебаний маятников различных типов (пружинного, математического и физического).

Краткая теория.

Колебаниями в механике называют движение тела(системы), которое периодически или почти периодически повторяется через одинаковые промежутки времени. Минимальный промежуток времени, через который движение повторяется, называется периодом колебаний T= t/N, где t- время колебаний, а N- число полных колебаний за время t. В любой колебательной системе действует несколько сил, из них, как правило, есть одна сила, возвращающая систему в положение покоя или равновесия, т.е. в состояние с минимальной энергией и является главной, важной, без которой колебания были бы невозможны. Такой силой может быть сила упругости или сила тяжести. Другие же силы тормозят колебательное движение, на их преодоление тратится энергия (это и есть потери энергии) и колебания с течением времени уменьшаются по амплитуде, т. е. прекращаются. Соответственно: модель колебательной системы, которая представляет собой груз массы m, подвешенный на пружине жесткости k, в которой колебания возникают и поддерживаются за счёт силы упругости, называется пружинным маятником. Его период можно найти по формуле Т=2π√m/k.Модель колебательной системы, которая представляет собой груз, подвешенный на невесомой, нерастяжимой нити, в которой колебания возникают и поддерживаются за счёт силы тяжести, называется математическим маятником. Его период можно найти по формуле: Т= 2π√l/g. Существует тела с распределённой массой(например: школьная линейка, длинная ось), к которым применимы формулы математического маятника. В этом случае в формулу периода колебаний математического маятника вводят в качестве длины маятника приведённую длину. Она равна половине длины школьной линейки, длинной оси и т.д.
Задача №1.

Определить период и частоту колебаний математического маятника длиной 90м.
Задача №2.

Груз массой 100г колеблется с частотой 2Гц под действием пружины. Найти жесткость пружины.
Задача №3.

Маятник состоит из шарика массой 200г, подвешенного на нити длиной 2,5м. Определить период колебаний и энергию, которой он обладает, если наибольший угол его отклонения от положения равновесия равен 60⁰.
Задача №4.

Ученическую линейку длиной 50см подвесили на гвоздь и толчком вывели из положения равновесия. Определите период колебаний этого маятника.
Практическая работа №6

Тема: «Расчет периода полураспада».

Цель: Закрепить навыки решения задач на применение закона радиоактивного распада с учетом периода полураспада.

Краткая теория.

Любая ядерная реакция(распад, деление, синтез) подчиняется следующим законам:

закон сохранения зарядового числа, закон сохранения массового числа. При α — распаде ядро исходного элемента выбрасывает ядро гелия (₂α⁴ =₂Не⁴), смещается на 2 клетки к началу таблицы Менделеева и превращается в новое ядро. Пример: ₉₂U^{235 →}₂He⁴+₉₀^Th231.

При β – распаде ядро исходного элемента выбрасывает _-1β⁰ – частицу, т.е. электрон _-1е⁰, смещается на 1 клетку к концу таблицы Менделеева и превращается в новое ядро. При β – распаде нейтрон преобразуется в протон и электрон, электрон выбрасывается из ядра, протонов в ядре становится на один больше, при этом массовое число, т.е. число нуклонов в ядре остаётся прежним._{Пример: 90^{Th231→ -1β0 + 91Pa231 .}}

Закон радиоактивного распада выражается формулой Резерфорда и Содди: N=N_0/2ⁿ =_{N0/2^t/T.
Задача №1.}

Написать реакцию альфа-распада ₉₀Th²³⁴.
Задача №2.

Определить второй продукт ядерной реакции: ₁₃Al²⁷ + ₂He⁴ = ₁₅P³⁰+?
Задача №3.

Имеется 10⁹ атомов радиоактивного изотопа йода ₅₃I²²⁸ , период его полураспада 25 минут. Определить, какое примерно количество ядер изотопа испытает радиоактивный распад за 50мин.

Задача №4.

За 328 суток количество первоначальных ядер радиоактивного элемента уменьшилось в 4 раза. Определите период полураспада этого элемента. Пользуясь справочной таблицей, определите: какой это элемент?

Практические работы для учащихся 8 классов
Практическая работа №1

Тема: «Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении. Нахождение удельной теплоемкости вещества».

Цель: Уметь применять формулу расчёта количества теплоты, необходимого для нагревания тел или выделяемого при охлаждении, выводить из формулы удельную теплоемкость, пользоваться таблицей удельной теплоемкости веществ.

Краткая теория.

Часть энергии, которая передаётся телу или теряется им в процессе теплопередачи, называется количеством теплоты и обозначается буквой Q. Об изменении внутренней энергии свидетельствует изменение его температуры. Количество теплоты, необходимое для нагревания или выделяемое при охлаждении, вычисляется по формуле: Q = cm(t₂— t₁). Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо сообщить 1 кг вещества для увеличения его температуры на 1⁰С, называется удельной теплоёмкостью вещества: с = Q/ m(t₂— t_1). Значение удельной теплоёмкости известного вещества находится по таблице.

Задача №1.

Чтобы нагреть 110г алюминия на 90⁰С, требуется 9,1кДж теплоты. Вычислить удельную теплоёмкость алюминия.
Задача №2.

В алюминиевый калориметр массой 140г налили воду массой 250г взятой при температуре 15⁰С и опустили металлический брусок массой 100г, нагретый до 100⁰С. В калориметре установилась температура 16⁰С. Найдите удельную теплоемкость бруска и, пользуясь таблицей, определите: какой это металл.
Задача №3.

На что больше расходуется энергии: на нагревание воды или алюминиевой кастрюли, если их массы одинаковые.
Задача №4.

Воду объемом 5л, имеющую температуру 10⁰С довели до кипения в алюминиевой посуде массой 800г. Какое количество теплоты было израсходовано для нагревания воды в посуде?
Практическая работа №2

Тема: «Расчет количества теплоты при агрегатных переходах».

Цель: Уметь применять расчетные формулы количества теплоты при переходе веществ из одного агрегатного состояния в другое.

Краткая теория.

Твёрдое, жидкое и газообразное состояния называются агрегатными состояниями вещества. Переход из твёрдого состояния в жидкое называется плавлением. Этот переход происходит при постоянной температуре, которая называется температурой плавления и дается в таблице. Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называется отвердеванием или кристаллизацией. Количество теплоты, необходимое для превращения твердого тела массой 1 кг в жидкость при постоянной температуре, называется удельной теплотой плавления и обозначается λ. Для превращения в жидкость твердого вещества при температуре плавления массой m требуется количество теплоты Q = λ m. Кипение – это процесс парообразования, происходящий по всему объёму жидкости при постоянной температуре, называемой температурой кипения. Переход вещества из газообразного состояния в жидкое называется конденсацией. Количество теплоты, необходимое для превращения жидкости массой 1 кг в пар при постоянной температуре, называется удельной теплотой парообразования и обозначается L. Для превращения в пар вещества массой m требуется количество теплоты Q = Lm.
Задача№1.

Какое количество теплоты необходимо для того, чтобы расплавить кусок свинца массой 1кг при начальной температуре 27⁰С?
Задача№2.

Сколько энергии было потрачено, чтобы воду, имеющую температуру 20⁰С, массой 0,75кг довести до кипения, а затем получить 250г пара?
Задача№3.

Какое количество теплоты необходимо для превращения 2кг льда, взятого при температуре от 0⁰С в воду с температурой 20⁰С? (при необходимости использовать табличные данные).
Задача№4.

Кусок алюминия и кусок свинца упали с одинаковой высоты. Какой из металлов при ударе будет иметь более высокую температуру? Во сколько раз? (считать, что вся механическая энергия тел при падении пошла на их нагревание).
Практическая работа №3

Тема: «Расчет силы тока и напряжения».

Цель: Уметь применять формулы силы тока и напряжения при решении задач.

Краткая теория.

Электрическим током называется направленное (упорядоченное) движение свободных заряженных частиц. Заряд электрона(элементарный заряд) равен 1,6*10 ^-19 Кл. Величина заряда всех частиц, проходящих через сечение проводника за 1 секунду называется силой тока. I = q/t. Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем, при перемещении заряда 1 Кл на данном участке цепи. U = A/q. Физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать электрическому току в нём, называется сопротивлением. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника(закон Ома) I = U/R.
Задача№1.

Сила тока равна 0,5 А. Сколько времени понадобиться для переноса заряда, равного 7,7Кл?
Задача№2.

Вычислите количество электронов, прошедших через сечение металлического проводника за 1сек, при силе тока0,8мкА.
Задача№3.

При напряжении на резисторе, равном 110В, сила тока в нем 4А. Какое напряжение следует подать на резистор, чтобы сила тока в нем стала 8А?
Задача№4.

При напряжении 0,2 В на концах проводника сила тока в цепи равна 50мА. Какая сила тока будет в цепи, если напряжение увеличить до 0,5В?

Практическая работа№4

Тема: «Расчет электрических цепей».

Цель: Уметь находить неизвестный параметр при параллельном и последовательном соединении проводников. Применять формулы нахождения общего сопротивления при данных соединениях.

Краткая теория.

Сила тока в последовательно соединённых проводниках одинакова: I = I₁ =I_2. Общее напряжение в последовательной цепи равно сумме напряжений на её отдельных участках: U = U₁ + U₂. Полное сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений её участков: R= R₁+ R₂.

Напряжение на всех параллельно соединенных проводниках одинаково: U = U₁ = U₂. Сила тока в цепи равна сумме сил токов на её отдельных участках: I = I₁ +I_2.Полное сопротивление параллельно соединенных проводников можно найти по формуле:

1/R= 1/R₁+ 1/R₂. Для двух проводников эту формулу можно записать так:

R= R₁* R₂ / R₁+ R₂.
Задача№1.

Последовательно с нитью накала радиолампы сопротивлением 3,09Ом включен резистор, сопротивление которого 2,41Ом. Определите их общее сопротивление.
Задача№2.

Пять параллельно соединенных проводников имеют сопротивление по 20 Ом каждое. Чему равна общая сила тока, если напряжение в цепи 2В?
Задача№3.

При показании вольтметра Vравном 4,5 В показания вольтметраV1 равно1.5В. Какого показания амперметра, если сопротивление реостата составляет 20 Ом?
Задача№4.

Кусок проволоки разрезали пополам, затем две части соединили в жгут, получив двужильный провод. Как при этом изменится сопротивление провода?

Практическая работа №5
Тема: «Взаимодействие магнитов».

Цель: Научиться использовать закономерности электромагнитных явлений при решении качественных и практических задач.

Краткая теория.

Магнитное поле существует вокруг любого проводника с током, т.е. вокруг движущихся электрических зарядов. Тела, состоящие из железа или железосодержащих сплавов и соединений, в магнитном поле приобретают и длительное время сохраняют намагниченность и называются постоянными магнитами. Вещества, которые усиливают магнитное поле, называются ферромагнетиками. Те места магнита, где обнаруживаются наиболее сильные магнитные действия, называются полюсами магнита: северным и южным. Разноимёнными магнитными полюсами тела притягиваются, а одноимёнными — отталкиваются. Известно, что вокруг Земли существует магнитное поле, которое обнаруживается компасом. Основной частью компаса является свободно вращающаяся на оси магнитная стрелка. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на проводник с током или на магнитную стрелку.
Задача№1.

Как с помощью компаса определить: есть ли ток в проводнике?
Задача№2.

Если магнит подковообразный, то железный гвоздь одним концом притягивается к одному полюсу, а другим – к другому. Почему?
Задача№3.

Будет ли отклоняться магнитная стрелка, если провод по которому идет ток, согнуть вдвое?
Задача№4.

Почему магнитное действие катушки, по которой идет ток, усиливается, когда в нее вводят железный сердечник?
Задача№5.

Можно ли на Луне ориентироваться с помощью магнитного компаса?
Практическая работа №6

Тема: «Световые явления».

Цель: Знать основные понятия и законы геометрической оптики, формулу тонкой линзы и уметь применять эти знания при решении различных задач.

Краткая теория.

Свет — это излучение, которое воспринимается органом зрения — глазом. В прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно. Луч – это линия, вдоль которой распространяется свет. При падении на поверхность свет отражается, при этом выполняются законы отражения света: 1.Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к отражающей поверхности, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.2.Угол падения равен углу отражения.

Изменение направления распространения света при переходе из одной среды в другую называется преломлением света, при этом выполняются законы преломления света: 1.Луч падения, луч преломления и перпендикуляр к границе раздела двух сред лежат в одной плоскости. 2.Угол падения может быть больше или меньше угла преломления. Это объясняется различием оптической плотности данных двух сред. Отражение и преломление света используется в линзах для того, чтобы управлять световыми пучками. Различают следующие виды линз: выпуклые и вогнутые (по форме поверхностей), собирающие и рассеивающие (по характеру управления световыми лучами). Линзы могут давать увеличенные, равные и уменьшенные, действительные и мнимые, прямые и перевернутые изображения. Расстояние от оптического центра линзы до точки, в которой собираются лучи или их геометрические продолжения, называется фокусным расстоянием линзы F. Преломляющую способность линзы характеризует оптическая сила линзы D=1/F. Расстояние от предмета до линзы, расстояние от линзы до изображения и фокусное расстояние связаны формулой, которую называют формулой тонкой линзы: 1/d +1/f =1/F= D, где d — расстояние от предмета до линзы, f- расстояние от линзы до изображения. Увеличение линзы определяется соотношением: Г= f /d=H/h, где Г- увеличение линзы, H- размер изображения, h- размер предмета.
Задача№1.

Сквозь чистое стекло, смоченное водой, хорошо видны окружающие предметы. Почему резко падает видимость, если подышать на стекло?
Задача№2.

Угол между падающим и отраженным лучом составляет 60⁰. Под каким углом к зеркалу падает свет?
Задача№3.

Оптическая сила линзы 5дптр. Вычислите ее фокусное расстояние. Какая это линза– рассеивающая или собирающая?
Задача№4.

Световой луч падает на стеклянную треугольную призму. Начертите примерный ход этого луча в призме.
Задача№5.

Найдите фокусное расстояние двояковыпуклой линзы, если действительное изображение предмета, помещенного в 15см от линзы, получается на расстоянии 30см от неё. Найдите увеличение линзы.

Практические работы для учащихся 7 классов
Практическая работа№1

Тема: Определение цены деления различных измерительных приборов.

Цель: Научиться определять цену деления различных измерительных приборов.

Данная работа проводиться с показа слайда с измерительными приборами: линейка, термометр, секундомер, мензурка, часы.

Краткая теория.

При изучении физических явлений используют значения физических величин или измеряют их на практике, используя различные физические приборы. Для измерения физической величины необходимо выбрать прибор, узнать его назначение и область применения. Для определения цены деления прибора выясните: какую физическую величину им измеряют и в каких единицах. Рассмотрите прибор, найдите интервал шкалы, для этого выберите 2 любых ближайших деления с цифрами, найдите их разность. Сосчитайте число делений в интервале. Для определения цены деления разделите интервал на число делений в интервале. Полученное число и есть цена деления. Наибольшая погрешность правильно выполненных измерений с помощью большинства приборов составляет половину цены деления.

Задание 1.

Определите предел измерения выбранного прибора, т.е. наибольшее значение измеряемой величины. Записать это значение в тетрадь.

Задание 2(Э)

а) Выберите любой измерительный прибор из предложенных в школьном кабинете физики. При выполнении этого задания дома можно выбрать бытовой измерительный прибор, например: весы, рулетка, таймер или часы, термометр и др. б) Определите цену деления, предел измерительного прибора. в) С помощью выбранного прибора определите значение физической величины. Результаты занесите в таблицу.

Задание 3(Э).

Определите толщину выбранной вами монеты, проведите для этого все необходимые измерения и вычисления.
Практическая работа№2

Тема: «Относительность движения».

Цель: Знать понятия относительности движения и покоя. Уметь составлять уравнение зависимости скорости от времени равномерного движения тела и строить график этой зависимости.

Краткая теория.

Механическое движение-это изменение положения тела с течением времени относительно тела отсчёта. Движение и покой понятия относительные. Тело отсчёта — это тело, относительно которого определяют положение других тел. Для определения положения тела необходима система отсчета. Система отсчета состоит из тела отсчёта, системы координат, связанной с этим телом, и часов. Скорость- это свойство тела, характеризующее быстроту его движения в данной точке траектории или в данный момент времени. Скорость изображается стрелкой. Имеет числовое значение и направление. Вычислить скорость можно разделив путь, пройденный телом за короткий промежуток времени, на это время υ= S/ t.

Скорость тела зависит от выбора системы отсчета.
Задача№1.

В движущемся вагоне пассажирского поезда на столе лежит книга. В каком состоянии находится книга относительно: а) стола; б) рельсов; в) пола вагона; г) телеграфных столбов?
Задача№2.

Какой будет траектория движения иглы швейной машины относительно: а) корпуса машины; б) куска сшиваемой ткани? Сделать рисунок.
Задача№3.

Человек, стоящий у окна вагона, движущегося со скоростью13м/с, заметил, что встречный поезд прошел мимо него за 8сек. Длина встречного поезда 200м. Определите его скорость.
Задача№4.

Сколько времени пассажир, сидящий у окна поезда, движущегося со скоростью 54км/час, будет видеть проходящий мимо него встречный поезд, скорость которого72км/час, а длина 150м?
Практическая работа№3.

Тема: «Путь, перемещение и координата тела при прямолинейном равномерном движении».

Цель: Научиться отличать путь от перемещения, строить графики прямолинейного равномерного движения.

Краткая теория.

Линия, вдоль которой движется тело, называется траекторией. Путь — это длина траектории, по которой двигалось тело. Перемещение — это направленный отрезок, т.е. вектор, соединяющий нчальное положение тела, находящегося в движении, с его конечным положением. Для прямолинейного движения S = υ t. Уравнение движения, т.е. уравнение координаты тела, движущегося прямолинейно и прямолинейно, находится по формуле:

x = x_{о +} υ t.
Задача№1.

Напишите уравнения движения тел, графики которых даны на рисунке (задача209, новый сбор)
Задача№2.

Построить график движения тела, движущегося прямолинейно и равномерно со скоростью5м/с, если в начальный момент времени тело находилось на расстоянии 10м от начала координат в положительном направлении оси координат.
Задача№3.

Путь или перемещение мы оплачиваем в такси? В самолёте?
Задача№4.

Расстояние между школой и домом равно 400м. Ученик прошел от школы до дома и обратно. Чему равен его путь и перемещение?
Практическая работа №4

Тема: «Решение качественных и количественных задач».

Цель: Закрепить навыки применения физических понятий и закономерностей, умения оформления решения качественных и количественных задач.

Краткая теория.

Действие тел друг на друга является двусторонним, т.е. носит характер взаимодействия. Отношение масс двух тел обратно пропорционально отношению модулей скоростей, которые они приобретут при взаимодействии. Масса является мерой инертности тела и определяется произведением плотности вещества на объём тела m = ρ V.
Задача№1.

Почему при выстреле пуля и ружьё получают разные скорости? Если плотно прижать ружье к плечу, то скорость движения ружья при отдаче уменьшится. Почему?
Задача№2.

Колба вмещает 272г ртути. Сколько грамм воды вместит эта колба?
Задача№3.

Почему с катера легче прыгнуть на берег, чем с легкой лодки?
Задача№4.

Почему при резком движении косы трава срезается, а при медленном – пригибается?
Задача№5.

При изготовлении зеркала на 1м² стекла расходуется 2 г серебра. Определите толщину покрытия.
Практическая работа №6:Силы в механике.

Цель: Закрепить навыки применения формул силы тяжести, силы упругости, силы трения, веса тела при решении качественных и количественных, а также комбинированных задач.

Краткая теория.

Сила характеризует действие одного тела на другое. Сила, с которой планета притягивает к себе тела, называется силой тяжести и определяется по формуле: F_т=mg. Сила тяжести всегда направлена от центра тяжести тела к центру планеты.

Вес покоящегося тела равен силе тяжести: Р= mg.

Силами упругости называют силы, которые возникают при деформации тел. Деформация-это изменение формы и размеров тела. Силу упругости определяется по формуле: F_упр = — kx. Сила упругости направлена против деформации, т.е. так, что стремится восстановить форму деформированного тела.

Сила трения — это сила, возникающая при движении одного тела по поверхности другого и направленная против движения. Она зависит от свойств соприкасающихся поверхностей и силы, с которой тело давит на поверхность. Сила трения для горизонтальной поверхности определяется по формуле:F_тр = μN или F_тр = μmg.
Задача№1.

Что легче: перенести тяжелый ящик с одного места на другой или передвинуть его по полу? Почему?
Задача№2.

Найдите силу тяжести, действующую на чугунную болванку массой 300г.
Задача№3.

Какой объем воды находится в сосуде, если на неё действует сила тяжести 600Н?
Задача№4.

Сколько весит бензин, объём которого 15л?
Задача№5.

Пружина длиной 2см при нагрузке 15 Н удлиняется на 3мм. Найдите длину пружины при нагрузке 200 Н?
Практическая работа №6

Тема: Решение качественных и количественных задач по теме «Давление».

Цель: Закрепить физическое понятие «давление» и зависимость давления от силы давления и площади опоры, а также умения и навыки решения качественных и количественных задач.

Краткая теория.

Сила давления перпендикулярна поверхности, на которую она действует. Давление – это физическая величина, численно равная отношению силы давления к площади поверхности, на которую она действует. Давление можно определить по формуле

p = F / S. Давление газа или жидкости на глубине h можно определить по формуле

p=ρ g h.Чем больше плотность жидкости, тем больше давление, с увеличением глубины давление увеличивается. Давление, оказываемое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям одинаково (закон Паскаля).
Задача№1.

Почему топкое болото перейти легче, если положить хворост?
Задача№2.

Какой из двух одинаковых по объему кубов – алюминиевый или медный — производит большее давление на опору? Почему?
Задача№3.

Какое давление производит на опору мраморная колонна объемом 7м³ , если площадь её основания 1,4м²?
Задача№4.

Если стрелять в пустой стакан, то пуля пробьет только два отверстия. При попадании пули в стакан, наполненной водой, он разбивается на мелкие части. Почему?
Задача№5.

На поршень ручного насоса площадью 4см² действует сила 30 Н. С какой силой давит воздух на внутреннюю поверхность велосипедной камеры площадью 20 дм²?

Задача №6

В цистерне, заполненной нефтью, на глубине 4 м установлен кран, площадь сечения которого 30 см². С какой силой нефть давит на кран?

Практическая работа№7

Тема: «Проверка закона Архимеда».

Цель: Закрепить навыки применения закона Архимеда для решения качественных и количественных задач.

Краткая теория.

На тело, погруженное в жидкость или газ, действует две силы: выталкивающая и сила тяжести. Выталкивающая сила равна весу жидкости или газа в объеме этого тела (закон Архимеда). F_арх= F_тяж = ρ g V. Если выталкивающая сила больше силы тяжести, то тело всплывает, если силы тяжести больше, чем выталкивающая сила, то тело тонет, если силы равны, то тело плавает. Можно сравнивать не силы, а плотности. Если плотность жидкости больше плотности тела, то тело всплывает, если плотность тела больше плотности жидкости, то тело тонет, если плотности равны, то тело плавает. Вес тела, погруженного в жидкость или газ, меньше веса тела в воздухе на величину архимедовой силы. Разность выталкивающей силы и силы тяжести равна подъемной силе.

F_под = F_выт – F_тяж.
Задача№1.

В какой жидкости тонет лед, в какой — плавает железо?
Задача№2.

Почему стеклянная бутылка, наполненная водой, в воде тонет, а наполненная ртутью, плавает в ртути?
Задача№3.

Кусок металла весит в воздухе 20 Н, а в воде 17 Н. Вычислить плотность этого металла.
Задача№4.

Какую силу нужно приложить, чтобы поднять камень массой 20 кг, объемом 0,012м³, находящийся под водой?
Задача№5.

На пробку, погруженную в воду, действует архимедова сила 49 Н. Каков объем пробки, если её плотность 240 кг/ м³?

Практическая работа№8

Тема: Решение качественных и количественных задач по теме «Работа, мощность, энергия».

Цель: Закрепить навыки и умения применения физических понятий: работа, мощность, энергия, формулы их расчета при решении качественных и количественных задач.

Краткая теория.

Величина, равная произведению силы на расстояние, которое прошло тело под действием этой силы в направлении движения, называется работой и рассчитывается по формуле: A=Fs. Величину, характеризующую быстроту совершения работы, называют мощностью. Мощность – это работа, совершаемая за 1 секунду. Её можно найти, разделив работу на время.N = A/t.

Если тело может совершить работу, то оно обладает энергией. Энергия, которой обладают тела вследствие своего движения, называется кинетической энергией: E_к = mυ^2/2.

Покоящиеся тела обладают потенциальной энергией. Величина Eп = mgh называется потенциальной энергией тела, поднятого над землей.

*Деформированное тело обладает потенциальной энергией, которая зависит от жесткости материала и величины деформации Eп = kx² /2.
Задача№1.

Какую нужно совершить работу, чтобы тело массой 450 кг поднять на высоту 50см?
Задача№2.

Какова мощность двигателя подъемника, если из шахты глубиной 300м он поднимает2,5т руды за 1мин?
Задача№3.

Шар массой3т падает с высоты 8,5м. Чему равна потенциальная энергия шара. Опишите превращение энергии при падении шара.
Задача№4.

Что обладает большей потенциальной энергией: гранитная или бетонная плита, одинакового объема, поднятые на одну и ту же высоту? Во сколько раз?
Задача№5.

Стальной шар и стальная пластинка, имеющие одинаковые массы, полностью погружены в воду. Одинаковы ли выталкивающие силы, действующие на эти тела?

Практическая работа№9

Тема: «Коэффициент полезного действия».

Цель: Закрепить навыки решения задач с применением формулы расчета КПД механизмов.

Краткая теория.

Различные машины и механизмы совершают работу, ради которой они были созданы. Эту работу называют полезной. При работе любого механизма, машины совершается дополнительная работа по преодолению силы трения и др. Полезная работа меньше полной. Величина, равная отношению полезной работы к полной работе, называется коэффициентом полезного действия (КПД).КПД = А_п/А_полн. КПД выражается в %.
Задача№1.

КПД подъёмного механизма 80%. Что это означает? Ответ поясните.
Задача№2.

Подъемный кран должен в течение 8 час рабочего дня поднять 300 т строительного материала на высоту 9 м. Какова мощность двигателя, если КПД установки 60%.
Задача №3.

Ведро с песком массой 25 кг поднимают при помощи неподвижного блока на высоту 10 м, действуя на веревку с силой 200 Н. Вычислить КПД установки.
Задача№4.

Высота наклонной плоскости 1,2м, а длина 10,8 м. Для равномерного подъема по наклонной плоскости груза массой 180 кг потребовалась сила 250 Н. Определить КПД наклонной плоскости.

Космонавт массой 80 кг парит в космосе. Если космонавт бросит предмет массой 16 кг со скоростью 3/8 м/с, на сколько изменится его скорость?

Это проблема сохранения импульса, особенно взрыва. При взрыве действует внутренний импульс, расталкивающий части системы в различных направлениях. Часто это один объект, но может быть, как в этом случае, несколько объектов, которые изначально находились в покое вместе. Для столкновений/взрывов, происходящих в изолированной системе, импульс сохраняется всегда — без исключений.

Закон сохранения импульса:

#vecP_f=vecP_i#

Для нескольких объектов,

#vecP=vecp_(t ot)=sumvecp=vecp_1+vecp_2+. ..vecp_n#

В нашем случае у нас есть импульс брошенного объекта и космонавта. Обозначим массу космонавта #m_1#, а массу объекта #m_2#. Итак, нам дано, что #m_1=80кг#, #v_(1i)=0#, #m_2=16кг#, #v_(2i)=0м/с# и #v_(2f)=3/8м/ с#. Мы хотим найти #v_(1f)#, конечную скорость космонавта, и сравнить ее с его первоначальным значением.Мы можем составить уравнение сохранения импульса:

#m_1v_(1i)+m_2v_(2i)=m_1v_(1f)+m_2v_(2f)#

Однако и брошенный объект, и космонавт изначально покоятся, поэтому общий импульс до «взрыва» равен #0#.

#0=m_1v_(1f)+m_2v_(2f)#

Мы можем манипулировать уравнением для решения #v_(1f)#

#v_(f1)=-(m_2v_(f2))/m_1#

Используя наши известные значения:

#v_(f1)=-((16кг)(3/8м/с))/(80кг)#

#=>v_(f1)=-3/40м/с=-0.075м/с#

В приведенных выше уравнениях мы определили направление, в котором брошен объект, как положительное, поэтому отрицательный ответ говорит нам, что астронавт движется в направлении, противоположном объекту. Поскольку его начальная скорость была #0#, это также то, насколько его скорость изменится на: #-0,075 м/с# или #0,075 м/с# в противоположном направлении скалы.

Надеюсь, это поможет!

Невесомость на орбите

Космонавты, находящиеся на орбите Земли, часто испытывают ощущение невесомости.Эти ощущения, испытываемые астронавтами на орбите, аналогичны ощущениям любого, кто был временно подвешен над сиденьем во время аттракциона в парке развлечений. Мало того, что ощущения одни и те же (у космонавтов и гонщиков на американских горках), но и причины этих ощущений невесомости тоже одни и те же. Однако, к сожалению, многим людям трудно понять причины невесомости.

 

Во что ты веришь?

Причину невесомости понять довольно просто.Однако упрямство предвзятых мнений по теме часто мешает способности понять. Рассмотрим следующий вопрос с несколькими вариантами ответов о невесомости в качестве проверки ваших предвзятых представлений по теме:

Проверьте свои предвзятые представления о невесомости: Астронавты на орбитальной космической станции невесомы потому что. .. а.в космосе нет гравитации и они ничего не весят. б. космос — это вакуум, а в вакууме нет гравитации. в. космос — это вакуум, а в вакууме нет сопротивления воздуха. д. астронавты находятся далеко от поверхности Земли, в месте, где гравитация оказывает минимальное влияние.

Если вы верите в одно из приведенных выше утверждений, то, возможно, потребуется небольшая перестройка и перераспределение вашего мозга, чтобы понять настоящую причину невесомости.Как и в случае со многими темами в физике, прежде чем приступить к обучению, необходимо сначала разучиться. Иными словами: не то, что вы не знаете, делает изучение физики трудной задачей; именно то, что вы знаете, делает изучение физики трудной задачей. Поэтому, если у вас есть предвзятое мнение (или сильное предубеждение) о том, что такое невесомость, вам нужно знать об этом предвзятом мнении. И, рассматривая следующую альтернативную концепцию о значении невесомости, оцените разумность и логику двух конкурирующих идей.

 

Контактные и бесконтактные силы

Прежде чем понять невесомость, нам придется рассмотреть две категории сил — контактные силы и силы действия на расстоянии . Когда вы сидите в кресле, вы испытываете две силы: силу гравитационного поля Земли, притягивающую вас вниз к Земле, и силу стула, толкающую вас вверх. Восходящая сила стула иногда называется нормальной силой и является результатом контакта между верхней частью стула и вашим нижним концом.Эта нормальная сила классифицируется как контактная сила. Контактные силы могут возникнуть только в результате фактического прикосновения двух взаимодействующих объектов — в данном случае стула и вас. Сила гравитации, действующая на ваше тело, не является силой контакта; его часто классифицируют как силу действия на расстоянии. Сила гравитации является результатом взаимного притяжения вашего центра масс и центра масс Земли друг к другу; эта сила существовала бы даже в том случае, если бы вы не находились в контакте с Землей. Сила гравитации не требует физического контакта двух взаимодействующих объектов (вашего тела и Земли); он может действовать на расстоянии через пространство.Поскольку сила тяжести не является контактной силой, ее невозможно ощутить при контакте. Вы никогда не сможете почувствовать силу гравитации, воздействующую на ваше тело, так же, как вы почувствовали бы контактную силу. Если вы скользите по асфальтовому теннисному корту (не рекомендуется), вы почувствуете силу трения (силу контакта). Если вас толкнет хулиган в коридоре, вы почувствуете приложенную силу (контактную силу). Если бы вы качались на скакалке на уроке физкультуры, вы бы почувствовали силу натяжения (силу контакта).Если вы сидите в кресле, вы чувствуете нормальную силу (контактную силу). Но если вы прыгаете на батуте, даже двигаясь по воздуху, вы не чувствуете, как Земля притягивает вас силой тяжести (силой действия на расстоянии). Силу гравитации никогда нельзя почувствовать. Тем не менее, те силы, которые возникают в результате контакта, можно почувствовать. А в случае, если вы сидите в кресле, вы можете почувствовать силу стула; и именно эта сила дает вам ощущение веса. Поскольку восходящая нормальная сила равнялась бы направленной вниз силе тяжести в состоянии покоя, сила этой нормальной силы дает меру гравитационного притяжения.Если бы на ваше тело не действовала направленная вверх нормальная сила, вы бы не ощущали своего веса. Без контактной силы (нормальной силы) невозможно ощутить бесконтактную силу (силу гравитации).

 

Значение и причина невесомости

Невесомость — это просто ощущение, которое испытывает человек, когда нет никаких внешних объектов, которые касаются его тела и оказывают на него давление или притяжение.Ощущения невесомости существуют, когда устраняются все контактные силы. Эти ощущения характерны для любой ситуации, в которой вы на мгновение (или постоянно) находитесь в состоянии свободного падения. В свободном падении единственная сила, действующая на ваше тело, — это сила тяжести — бесконтактная сила. Поскольку силу гравитации невозможно почувствовать без каких-либо других противодействующих сил, вы не ощутите ее. Вы бы чувствовали себя невесомыми в состоянии свободного падения.

Это ощущение невесомости характерно для райдеров американских горок и других аттракционов, в которых райдеры на мгновение оказываются в воздухе и отрываются от своих сидений.Предположим, что вас подняли в кресле на вершину очень высокой башни, а затем ваш стул внезапно упал. Когда вы и ваш стул падаете на землю, вы оба ускоряетесь с одинаковой скоростью — g . Поскольку стул нестабилен и падает с той же скоростью, что и вы, он не может на вас давить. Нормальные силы возникают только при контакте с устойчивыми опорными поверхностями. Сила тяжести — единственная сила, действующая на ваше тело. Нет никаких внешних объектов, соприкасающихся с вашим телом и оказывающих на него силу.Таким образом, вы испытаете ощущение невесомости. Вы бы весили столько же, сколько всегда (или столько же), но не ощущали бы этого веса.

Невесомость только ощущение; это не реальность, соответствующая похудевшему человеку. Когда вы свободно падаете на американских горках (или в других аттракционах в парке развлечений), вы ни на мгновение не потеряли свой вес. Невесомость очень мало связана с весом и в основном связана с наличием или отсутствием контактных сил.Если под «весом» мы подразумеваем силу гравитационного притяжения к Земле, то свободно падающий человек не «похудел»; они все еще испытывают гравитационное притяжение Земли. К сожалению, путаница фактического веса человека с его ощущением веса является источником многих заблуждений.

 

Показания весов и вес

Строго говоря, весы не измеряют вес.Хотя мы используем весы для измерения своего веса, показания весов на самом деле являются мерой направленной вверх силы, приложенной весами для уравновешивания направленной вниз силы тяжести, действующей на объект. Когда объект находится в состоянии равновесия (покоится или движется с постоянной скоростью), эти две силы уравновешиваются. Восходящая сила весов, действующая на человека, равна нисходящей силе тяжести (также известной как вес). И в этом случае показания весов (то есть меры восходящей силы) равны весу человека.Однако, если вы встанете на весы и подпрыгнете вверх и вниз, показания весов быстро изменятся. Когда вы совершаете это подпрыгивающее движение, ваше тело ускоряется. В периоды ускорения сила подъема весов меняется. Таким образом, показания шкалы меняются. Ваш вес меняется? Точно нет! Вы весите столько же (или меньше), как всегда. Показания весов меняются, но помните: ВЕСЫ НЕ ИЗМЕРЯЮТ ВАШ ВЕС. Весы измеряют только внешнее контактное усилие, действующее на ваше тело.

Теперь рассмотрим Отиса Л. Эвадерца, который проводит один из своих знаменитых экспериментов с лифтом. Он стоит на весах в ванной и ездит на лифте вверх и вниз. Когда он ускоряется вверх и вниз, показания шкалы отличаются от показаний, когда он находится в состоянии покоя и движется с постоянной скоростью. Когда он ускоряется, восходящая и нисходящая силы не равны. Но когда он покоится или движется с постоянной скоростью, противодействующие силы уравновешивают друг друга. Зная, что показания весов являются мерой восходящей нормальной силы весов, действующей на его тело, можно было предсказать ее значение для различных стадий движения.Например, значение нормальной силы (F _норма ) на 80-килограммовом теле Отиса можно было бы предсказать, если известно ускорение. Этот прогноз можно сделать, просто применив второй закон Ньютона, как обсуждалось в Модуле 2. В качестве иллюстрации использования второго закона Ньютона для определения различных контактных сил при поездке в лифте рассмотрим следующую диаграмму. На диаграмме 80-килограммовый автомобиль Отиса движется с постоянной скоростью (A), ускоряясь вверх (B), ускоряясь вниз (C) и свободно падая (D) после разрыва троса лифта.

В каждом из этих случаев восходящая контактная сила (F _норма ) может быть определена с помощью диаграммы свободного тела и второго закона Ньютона. Взаимодействие двух сил — восходящей нормальной силы и направленной вниз силы тяжести — можно рассматривать как перетягивание каната. Суммарная сила, действующая на человека, указывает, кто выигрывает в перетягивании каната (сила вверх или сила вниз) и на сколько. Чистая сила в 100 Н вверх указывает на то, что направленная вверх сила «выигрывает» на величину, равную 100 Н.Гравитационная сила, действующая на всадника, находится с помощью уравнения F _грав = m*g .

Этап А	Этап B	Ступень С	Этап D
F нетто = m*a F нетто = 0 N	F нетто = m*a F сетка = 400 Н, до	F нетто = m*a F сетка = 400 Н, вниз	F нетто = m*a F нетто = 784 Н, вниз
F норма равно F грав F норма = 784 N	F норма > F грав на 400 Н Ф норма = 1184 Н	F норма < F грав на 400 Н Ф норма = 384 Н	F норма < F грав на 784 Н F норма = 0 N

Нормальная сила больше силы тяжести при восходящем ускорении (В), меньше силы тяжести при нисходящем ускорении (С и D) и равна силе тяжести при отсутствии ускорение (А). Поскольку именно нормальная сила обеспечивает ощущение собственного веса, лифтер будет ощущать свой нормальный вес в случае А, больший, чем его нормальный вес, в случае В и меньший своего нормального веса в случае С. водитель лифта чувствовал бы себя абсолютно невесомым; без внешней контактной силы он не ощущал бы своего веса. Во всех четырех случаях пассажир лифта весит одинаковую массу — 784 Н. Однако ощущение веса пассажира колеблется на протяжении всей поездки в лифте.

Невесомость на орбите

Астронавты на околоземной орбите невесомы по тем же причинам, по которым невесомы водители свободно падающего аттракциона в парке развлечений или свободно падающего лифта. Они невесомы, потому что нет никакой внешней контактной силы, толкающей или притягивающей их тело. В каждом случае сила тяжести является единственной силой, действующей на их тело. Будучи силой действия на расстоянии, она не может ощущаться и, следовательно, не дает никакого ощущения их веса. Но наверняка космонавты на орбите что-то весят; то есть на их тело действует сила тяжести. На самом деле, если бы не сила тяжести, астронавты не вращались бы по кругу. Это сила тяжести, которая обеспечивает требование центростремительной силы, чтобы обеспечить внутреннее ускорение, характерное для кругового движения. Сила тяжести — единственная сила, действующая на их тела. Космонавты находятся в свободном падении. Подобно падающему гонщику в парке развлечений и падающему лифтеру, астронавты и их окружение падают на Землю исключительно под действием гравитации.Космонавты и все их окружение — космическая станция с ее содержимым — падают на Землю, не сталкиваясь с ней. Их тангенциальная скорость позволяет им оставаться в орбитальном движении, в то время как сила гравитации притягивает их внутрь.

Многие студенты считают, что космонавты на орбите невесомы, потому что не испытывают силы гравитации. Таким образом, предположить, что отсутствие гравитации является причиной невесомости, которую испытывают орбитальные астронавты, было бы нарушением принципов кругового движения. Если человек считает, что отсутствие гравитации является причиной их невесомости, то этому человеку трудно найти причину, по которой астронавты вообще находятся на орбите. Дело в том, что для существования орбиты должна существовать сила тяжести.

Можно было бы ответить на это обсуждение, придерживаясь второго заблуждения: астронавты невесомы, потому что сила тяжести в космосе уменьшается. Рассуждение звучит следующим образом: «при меньшей силе тяжести был бы меньший вес, и поэтому они чувствовали бы себя меньше, чем их нормальный вес.Хотя это отчасти верно, это не объясняет их чувство невесомости. Сила гравитации, действующая на астронавта на космической станции, безусловно, меньше, чем на поверхности Земли. Но насколько меньше? Достаточно ли она мала, чтобы объяснить значительное уменьшение веса?Абсолютно нет!Если космическая станция будет вращаться на высоте около 400 км над поверхностью Земли, то значение g в этом месте уменьшится с 9,8 м/с/с (у поверхности Земли) до примерно 8,7 м/с/с. Это приведет к тому, что космонавт весом 1000 Н на поверхности Земли уменьшится в весе примерно до 890 Н на орбите. Хотя это, безусловно, снижение веса, оно не объясняет ощущения абсолютной невесомости, которые испытывают космонавты. Их ощущение абсолютной невесомости является результатом того, что у них «вырывается пол» (так сказать) при свободном падении на Землю.

Другие студенты-физики считают, что невесомость возникает из-за отсутствия воздуха в космосе.Их заблуждение заключается в идее, что нет силы тяжести, когда нет воздуха. По их мнению, гравитация не существует в вакууме. Но это не так. Гравитация — это сила, действующая между массой Земли и массой других объектов, которые ее окружают. Сила гравитации может действовать на больших расстояниях, и ее действие может даже проникать сквозь космический вакуум и в него. Возможно, студенты, придерживающиеся этого заблуждения, путают силу гравитации с давлением воздуха.Атмосферное давление возникает в результате того, что частицы окружающего воздуха давят на поверхность объекта в равных количествах со всех сторон. Сила тяжести не зависит от давления воздуха. В то время как давление воздуха уменьшается до нуля в месте, лишенном воздуха (например, в космосе), сила тяжести не становится равной 0 Н. Действительно, наличие вакуума приводит к отсутствию сопротивления воздуха; но это не объясняет ощущения невесомости. Астронавты просто чувствуют себя невесомыми, потому что нет никакой внешней контактной силы, толкающей или притягивающей их тело.Они находятся в состоянии свободного падения.

 

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 интерактивного поездки на лифте. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте.Интерактивная программа «Поездка в лифте» позволяет учащимся исследовать влияние направления движения и изменений в состоянии движения на нормальные силы при поездке в лифте.

 

Проверьте свое понимание

1. Отис Л. Эвадерз проводит свои знаменитые эксперименты с лифтом. Отис стоит на весах в ванной и считывает показания, поднимаясь и спускаясь по зданию Джона Хэнкока.Масса Отиса 80 кг. Он замечает, что показания весов зависят от того, что делает лифт. Используйте диаграмму свободного тела и второй закон Ньютона для решения следующих задач.

а. Что показывает шкала, когда Отис ускоряется вверх со скоростью 0,40 м/с ² ?

 

б. Каково значение шкалы, когда Отис движется вверх с постоянной скоростью или 2,0 м/с?

в.Когда Отис приближается к вершине здания, лифт замедляется со скоростью 0,40 м/с ² . Будьте осторожны с направлением ускорения. Что показывают весы?

д. Отис останавливается на верхнем этаже, а затем ускоряется вниз со скоростью 0,40 м/с ² . Что показывают весы?

эл. Когда Отис приближается к первому этажу, лифт замедляется (ускорение вверх) со скоростью 0.40 м/с ² . Будьте осторожны с направлением ускорения. Что показывают весы?

ф. Используйте результаты ваших вычислений, приведенных выше, чтобы объяснить, почему Отис падает с меньшим весом при ускорении вниз на лифте и почему он чувствует себя тяжелым при ускорении вверх на лифте.

Может ли лунная база быть безопасной для астронавтов?

4 августа 1972 года Солнце выпустило раскаленный кнут энергии со своей поверхности и швырнуло его к планетам.Оно сопровождалось бурлящим облаком плазмы, называемым выбросом корональной массы, которое преодолело почти 150 миллионов километров между Солнцем и Землей чуть более чем за полдня — по-прежнему самое быстрое известное время прибытия для таких вспышек — чтобы ненадолго омыть нашу планету. в космическом огне.

Защитная магнитосфера Земли смялась и сжалась на две трети, посылая по планете мощные геомагнитные токи. Ослепительные проявления «северного сияния» простирались до самой Испании, а перегруженные линии электропередач тянулись на юг вплоть до Техаса.У южного побережья Хайфона, Северный Вьетнам, моря взбунтовались, когда небесное возмущение преждевременно взорвало около двух десятков морских мин ВМС США. Геомагнитная буря — одно из самых сильных солнечных явлений в истории человечества и, безусловно, самое сильное событие космической эры.

Астронавты Аполлона 16 вернулись домой примерно через три месяца после своего лунного набега, а астронавты Аполлона 17 все еще готовились к декабрьскому запуску. Тот факт, что солнечная вспышка произошла между предпоследней и последней пилотируемыми миссиями на Луну, был просто делом случая.Если бы члены любого из экипажей находились в космосе во время солнечной бури, особенно если бы они пересекали часть «окололунной» области между Землей и Луной, которая находится за пределами магнитосферы, они получили бы потенциально смертельную дозу излучения.

Нам повезло в 1972 году. И с точки зрения космических опасностей, эта удача в основном сохранялась на протяжении всех экспедиций человечества за пределы планеты. На сегодняшний день единственными людьми, которые действительно погибли в космосе, были три космонавта Союз 11, , которые задохнулись из-за неисправного оборудования, когда их космический корабль начал спуск на Землю.Тем не менее, несмотря на то, что по большинству оценок можно было бы считать показатели безопасности почти безупречными, сегодня перспектива вернуться за пределы низкой околоземной орбиты почему-то кажется более пугающей — более опасной — чем это было, когда программа «Аполлон» закончилась. Вооружившись большим, чем когда-либо, знанием о том, что находится за пределами нашего дома, мы теперь, похоже, с меньшей охотой покидаем его. Может быть, мы слишком много знаем.

Отказ

Политика, деньги и противоречивые федеральные директивы могут объяснить, почему ни один президент со времен Ричарда Никсона не отправлял людей обратно на Луну. Однако некоторые сторонники исследования Луны видят и более философские причины. Мы понимаем лучше, чем когда-либо в космическую эру, что может случиться с нами там. Стоит ли совершать путешествие? Мы наблюдаем, как горит наша собственная планета, и мы наблюдаем почти невообразимую красоту, зафиксированную датчиками наших путешествующих по Солнечной системе роботов, и мы задаемся вопросом, должны ли человеческие жизни быть на кону во имя исследования за пределами Земли. Космос может убить нас. Любой, кто осмелится проникнуть в верхние слои атмосферы нашего мира, умрет мучительной смертью без системы жизнеобеспечения.Даже при адекватном жизнеобеспечении солнце все равно может убить космонавтов, если вырвется наружу в самый неподходящий момент, пока они находятся за пределами защитного пузыря магнитосферы. Глубокий космос тоже может убить нас — даже издалека: частицы и излучение, исходящие от взрывающихся звезд и активных галактик, когда они достигают нас, становятся вредными космическими лучами, которые могут разрывать ДНК по швам, вызывая рак и другие болезни.

Серьезность этой последней угрозы только сейчас становится ясной.25 сентября международная группа ученых, работающих с китайским посадочным модулем «Чанъэ-4» и марсоходом «Юйту-2», объявила, что Луна постоянно подвергается бомбардировке опасными космическими лучами. «Новая проблема для астронавтов», — гласил заголовок на веб-сайте ExtremeTech. «Уровни радиации на Луне тревожно высоки», — говорится на сайте «Интересная инженерия». «Новые измерения показывают, что Луна имеет опасный уровень радиации», — пишет Associated Press.

Клайв Нил, лунный ученый и сторонник космических исследований из Университета Нотр-Дам, надеялся увидеть больше людей на Луне с тех пор, как 48 лет назад астронавты Аполлона-17 покинули Луну.Он подозревает, что для того, чтобы это произошло, может потребоваться признание того, что неудача — это не только вариант, но и неизбежный. «Как мы видели при испытаниях ракет, неудачи — это то, где вы многому учитесь», — говорит он. «Несмотря на все, что вы делаете, вы не избавитесь от всех рисков. Это факт».

Ранее в этом году американцы пристегнулись к американской ракете, запущенной с американской земли впервые почти за десятилетие. Может ли возвращение на Луну быть далеким? Согласно плану Artemis администрации Трампа, НАСА планирует отправить первую женщину и следующего мужчину на богатый ресурсами Южный полюс Луны к 2024 году.Это долгий путь: космическое агентство и подрядчики, на которых оно опирается в отношении большей части своего летательного оборудования, должны поторопиться с завершением трудной задачи по созданию новых массивных ракет и посадочных модулей. Большинство экспертов считают, что Конгресс должен резко увеличить финансирование, чтобы это стало возможным, не говоря уже о неопределенности, связанной с победой 3 ноября демократов Джо Байдена и Камалы Харрис на президентских выборах в США. Однако администратор НАСА Джим Брайденстайн говорит, что настроен оптимистично. И растущее сообщество лунных ученых и частных компаний работает так, как будто Артемида произойдет, даже несмотря на то, что истинные масштабы бесчисленных проблем, с которыми сталкивается проект, становятся ясными.

«Каждый давно хотел добиться прогресса в своей области. Теперь, когда кажется, что есть четкое направление и цель, все мотивированы и работают вместе», — говорит Дана Херли, космический физик из Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса (APL).

Люди работают вместе, чтобы позволить людям жить и работать «вне планеты», как любит выражаться Нил. Защита их от радиации должна быть главной целью. Но как это будет работать и какой уровень защиты на самом деле необходим, будет вопросом космических агентств и самих астронавтов.

«Любой, кто находится на стороне НАСА, скажет: «Прежде всего, мы должны обеспечить безопасность задействованных людей, астронавтов, а все остальное вторично». Так и должно быть», — говорит он. Роджер Лауниус, давний историк НАСА. «Никто с этим не согласен. Вопрос в том, что необходимо для обеспечения этой безопасности? Это всегда сложно».

Радиоактивная Луна

Астронавты на поверхности Луны столкнутся с радиацией в 200-1000 раз большей, чем на Земле, говорит Роберт Ф. Виммер-Швайнгрубер из Кильского университета в Германии, один из руководителей нового исследования Chang’e 4. Это примерно в два с половиной раза превышает уровень радиации на Международной космической станции (МКС). Плотная атмосфера Земли и мощное магнитное поле защищают нас. Однако на Луне нет воздуха, и ее магнитное поле чрезвычайно слабое, поэтому у нее нет защиты. Космические лучи в основном имеют форму нейтронов, больших и тяжелых (насколько это касается субатомных частиц). И они могут производить вторичные частицы, которые сами наносят ущерб, подобно битку, разбрасывающему бильярдные шары.

Как ни странно, солнце немного защищает от этого, говорит Джордж Хо, гелиофизик из APL. Когда наша звезда проходит активную фазу своего 11-летнего цикла, она испускает больше радиации, как это было во время той ужасной бури 1972 года. Эти вредоносные эманации могут до некоторой степени защитить Землю и другие планеты, отражая часть приходящих космических лучей. Недавние измерения, выполненные миссией Chang’e 4, проводились во время необычайно спокойной солнечной фазы, добавляет Хо.

«Мы стали намного лучше со времен Аполлона.Теперь мы постоянно смотрим на солнце», — говорит Хо. «Мы можем спрогнозировать и сказать: «Эй, следующие семь дней будут плохими для людей, совершающих выход в открытый космос [внекорабельная деятельность]». А для событий, связанных с солнечными частицами, несколько миллиметров алюминия могут защитить от них».

Поскольку галактические космические лучи могут проникать через такую ​​тонкую защиту, они более опасны, чем обычные солнечные частицы. Материал, блокирующий излучение, такой как свинец, мало помогает, потому что он по-прежнему производит вторичные частицы, которые также опасны.

Многие ученые ожидают, что посетители Луны, особенно первые несколько экипажей, пробудут там всего несколько дней или, самое большее, пару недель. Кумулятивная доза облучения для такого короткого пребывания будет управляемой. Однако для более долгосрочных аванпостов, таких как лунные базы и лунно-орбитальные космические станции, предусмотренные несколькими космическими программами, потребуется план. У лунных ученых есть множество идей, но такие сторонники, как Нил, говорят, что они осуществятся только в том случае, если страны будут работать вместе, а не соперничать.

Подземные убежища и скафандры «Весенний лыжник»

Самое очевидное решение проблемы высокого уровня радиации на поверхности Луны — не жить там. Виммер-Швайнгрубер говорит, что подземные жилища могут защитить обитателей Луны от многих вредных частиц. По его словам, посетители Луны должны планировать строительство жилья на глубине не менее 80 сантиметров (около двух с половиной футов) под поверхностью. Для этого им понадобятся бульдозеры или, по крайней мере, мощные вездеходы с фронтальным погрузочным оборудованием.

Райан Уоткинс, физик из Планетарного научного института, представляет людей, живущих внутри лавовых труб, которые представляют собой полые отложения, оставленные древними потоками магмы. «Это своего рода двойной удар, потому что он не только защитит вас от радиации, но и защитит от ударов микрометеоритов», — говорит она.

Сунгу Лим, физик из Открытого университета в Англии, опубликовал исследование, описывающее, как использовать микроволны для спекания лунного реголита. Эта работа поднимает явную вероятность того, что будущие обитатели Луны смогут производить строительные материалы древним шумерским способом: обжигая грязь в кирпичи.

В Массачусетском технологическом институте исследователь аэронавтики Дава Ньюман и ее аспирант Коди Пейдж работают над будущими космическими скафандрами, построенными из новых передовых материалов. По словам Пейдж, полиэтилен — основной пластик — оказывается отличным противорадиационным экраном, потому что он настолько полон водорода, который поглощает тяжелые нейтроны в космических лучах. Она добавляет, что будущие космические скафандры могут еще больше повысить свою защитную способность за счет включения аэрогелей, углеродных нанотрубок, борных нанотрубок и защиты от бора.Бор-10 особенно полезен: из-за того, как нейтроны расположены внутри его атомных ядер, способность этого вещества останавливать космические лучи примерно на четыре порядка выше, чем у водорода.

Космические скафандры будущего должны быть легкими, удобными для перемещения и лучше защищать астронавтов от опасностей, таких как микрометеориты и радиация, говорит Ньюман. Нынешний базовый скафандр весит около 300 фунтов (136 кг), и она хочет снизить его до 90 фунтов (41 кг).

«Вы тратите большую часть своей энергии, если находитесь в громоздкой оболочке под давлением газа», — говорит Ньюман. Следующий скафандр может больше походить на гидрокостюм. Астронавты могут надевать несколько слоев одежды, как весенний лыжник, и надевать защищающее от радиации пальто, когда того требуют условия. Космические скафандры также могут добавить защиту там, где это наиболее необходимо, закрывая основные органы, но оставляя конечности более открытыми.

Набухшие мыши и картечь Реголит

Астронавты столкнутся на Луне с тремя основными источниками опасности: радиацией, пониженной гравитацией и реголитом.Радиация является самой последней проблемой, но пониженная гравитация также представляет собой хорошо известную опасность для здоровья. Даже если компенсировать это тяжелыми физическими упражнениями, астронавты все равно теряют мышечную массу и плотность костей во время длительного пребывания в условиях микрогравитации на МКС. Гравитация Луны сильнее — примерно в шесть раз меньше земной, — но посетители, путешествующие в течение длительного времени, все равно будут испытывать некоторые пагубные последствия низкой гравитации.

Се-Джин Ли, генетик из Коннектикутского университета, пытается решить некоторые из этих проблем.После более чем 10 лет усилий ему удалось отправить группу мышей на МКС в декабре прошлого года. Некоторых животных модифицировали так, чтобы у них отсутствовал ген, подавляющий рост мышц, некоторых лечили экспериментальным препаратом, который работает аналогичным образом, а другие служили немодифицированным контролем. Ли обнаружил, что модифицированные и обработанные мыши не только сохраняли свою мышечную массу в космосе, но даже набирали массу и имели лучшую плотность костей по сравнению с необработанными.

Хотя лекарство, основанное на этом исследовании, еще далеко для людей, работа предполагает, что астронавты, возможно, когда-нибудь смогут принять таблетку, чтобы предотвратить худшие последствия для здоровья от пониженной гравитации.

Ген, который подавляет рост мышц, вырабатывает белок под названием миостатин, который обычно работает, чтобы сбалансировать мышечную массу с жиром. Молекула, которая удерживает их в равновесии, будет полезна животным, пытающимся сохранить достаточно мышц, чтобы охотиться или убегать, а также не позволит им накапливать их в избытке, что обходится дороже.

«Я думаю, что для людей это эволюционный пережиток», — говорит Ли о молекуле. «Нам действительно не нужно иметь дело с этим больше.У всех нас есть холодильники; мы живем в домах с электричеством; нам не нужно убегать от хищников. Вот почему я утверждаю, что эта конкретная система так привлекательна для наркотиков».

Даже если астронавты могут избежать радиационного облучения и дегенерации мышц, поверхностный слой лунного грунта, называемый реголитом, сам по себе создает еще одну сложную проблему. Состоящая из зазубренных микроскопических осколков камня, лунная пыль похожа на более абразивный и раздражающий тальк: она проникает во все, от легких астронавтов до крошечных деталей машин и структурных щелей.Он также летает, когда космический корабль приземляется или запускается, превращая посадочные зоны в чистящую площадку, замечает Уоткинс.

«Больше проблем становится, когда вы начинаете приземлять несколько космических кораблей в одном и том же районе. Вам действительно нужно беспокоиться о том, как далеко вы приземлитесь из-за этой пыли», — говорит она. «Представьте, что он летит со скоростью один километр в секунду. Это нанесет некоторый ущерб, поэтому поиск способов смягчить это сейчас вызывает большую озабоченность».

Что тебя не убивает, делает тебя сильнее

Как и многие энтузиасты-луналоги, М.Ньюман из IT отмечает, что следующая волна освоения космоса — это форма мягкой дипломатии. «Речь идет о потенциале совместной работы всего мира», — говорит она.

Лауниус, как и многие другие, считает Луну чем-то вроде Антарктиды, на которой расположено множество международных научных станций. Доступ к нему труден и опасен, но люди делают это постоянно, въезжая и выезжая небольшими группами. «Мы можем совершать походы на Луну», — говорит он. «Мы можем подняться и провести там несколько дней; возьмите с собой все необходимое.Нет причин думать, что у нас нет возможности создать лунную базу и оставаться там какое-то время. Но вот проблема: по сути, полет с людьми в космос означает превращение в многопланетный вид. Если причина не в этом, то зачем мы это делаем? Как только вы это сделаете, мы говорим не только о лунной исследовательской станции».

Трудно говорить о таких грандиозных идеях с практической точки зрения, говорит Лауниус. И прямо сейчас, когда несколько стран планируют лунные базы и космические станции, практичность поднимает голову.Космические путешествия более возможны, чем когда-либо, и мы знаем об этом больше, чем когда-либо, поэтому опасность более очевидна и реальна, чем это было в прошлом. Более того, Лауниус считает, что сейчас США меньше склонны к риску, чем в эпоху Аполлона.

«Мы все делаем этот расчет риска», — говорит он. «Если я стою на углу, ожидая перехода, и вижу машину в 100 ярдах [91 метр] от себя, я могу решить, что могу это сделать. А вот человека рядом со мной может и нет. Это понятная проблема, и она отличается от человека к человеку.НАСА проявляет осторожность, потому что у них были действительно близкие ситуации, и у них было несколько аварий, в которых они потеряли астронавтов. Но я думаю, что сейчас мы, как общество, можем быть немного более склонными к риску».

Космическое агентство также является огромным кораблем, питаемым налогоплательщиками и управляемым политиками. Сторонники исследований несколько раз с 1970-х годов видели, как программы возвращения на Луну объявлялись, рекламировались, планировались, а затем отменялись. Десятилетия неопределенности — одна из причин, по которой некоторые ученые так стремятся работать с частным сектором, и наоборот. Уоткинс входит в группу научных консультантов космической компании основателя Amazon Джеффа Безоса Blue Origin, и она говорит, что компания стремится работать с учеными, чтобы решить, где приземлиться и какое экспериментальное оборудование взять с собой. Частные корпорации, обязанные акционерам или нескольким владельцам, могут иметь иную терпимость к риску, чем государственное учреждение, которое отвечает перед многими.

В то время как некоторые сторонники исследований утверждают, что НАСА нужно мечтать о большем или избавляться от бюрократических проволочек, многие ученые говорят, что проблема не в том, чтобы просто осознать, что космос может нас убить.То, что нас не убивает, может сделать нас сильнее.

«Дело не в том, что люди не мечтают о многом. Отправка экипажа на южный полюс Луны — это большое дело», — говорит Уоткинс о запланированной НАСА миссии «Артемида» по высадке людей на Луну. «У нас просто больше знаний, что совсем неплохо. Мы знаем больше, а это значит, что мы можем лучше подготовиться».

Длительный космический полет и сердечно-сосудистая система | Прецизионная клиническая медицина

Аннотация

В то время как ранние исследования физиологических эффектов космического полета предполагают способность организма к обратимой адаптации, соответствующие эффекты длительного космического полета (> 6 месяцев) гораздо менее убедительны.Продолжительное воздействие микрогравитации и радиации оказывает глубокое воздействие на сердечно-сосудистую систему, в том числе массивную транслокацию жидкости в головном мозгу и изменение артериального давления, которые ослабляют механизмы регуляции артериального давления и увеличивают сердечный выброс. Кроме того, центральное венозное давление снижается в результате потери венозной компрессии. Стимуляция барорецепторов цефальным сдвигом приводит к уменьшению объема плазмы приблизительно на 10-15% с перемещением жидкости из просвета сосудов в интерстиций.Несмотря на возможное увеличение нагрузки на сердце, наблюдались атрофия миоцитов и заметные, но необъяснимые изменения гематокрита. Постулируется, что атрофия возникает в результате шунтирования синтеза белка из эндоплазматического ретикулума в митохондрии посредством действия, опосредованного морталин. Хотя данных об их возбудителях мало, об аритмиях часто сообщалось, хотя и сублетально, во время как российских, так и американских экспедиций, с удлинением интервала QT, наблюдаемым в длительных, но не коротких космических полетах.Также было показано, что воздействие на сердце протонного и тяжелоионного излучения дальнего космоса приводит к дегенерации коронарных артерий, жесткости аорты, утолщению интимы сонных артерий за счет действия коллагена, ускорению атеросклероза и индукции провоспалительного состояния. По возвращении длительный космический полет часто приводит к ортостатической непереносимости и измененным симпатическим реакциям, которые могут оказаться опасными, если потребуется какая-либо быстрая мобилизация или эвакуация, и указывает на то, что эти сердечные риски следует особенно отслеживать для будущих миссий.

Фон

Пионерские космические полеты Юрия Гагарина и Джона Гленна открыли новую эру исследовательского потенциала человечества как внутри, так и вне человеческого тела, когда люди начали исследовать космос. Это волнение сопровождалось лавиной неизвестных, непредсказуемых рисков и опасностей для человеческого организма при освоении низкой околоземной орбиты (НОО), которые продолжают исследоваться до сих пор. Соответственно, защита астронавтов и космонавтов быстро стала центральной задачей как американских, так и российских космических программ в начале 1960-х годов, и вскоре этому примеру последовали Европа, Япония и Китай.Общий вывод, сделанный ранними космическими исследованиями, предполагал, что человеческое тело способно адаптироваться к космическим полетам, хотя и со многими неизвестными долгосрочными рисками. ^1,2 Интересно, что в отношении долгосрочного сердечно-сосудистого риска, Продольное исследование здоровья астронавтов НАСА, ретроспективное и проспективное когортное исследование с 1959 по 2010 год, пришло к выводу, что опыт кратковременных космических полетов не приводит к значительному увеличению астронавтов НАСА. риск неблагоприятных сердечных событий, включая инфаркт миокарда, застойную сердечную недостаточность, инсульт, ишемическую болезнь сердца или операцию аортокоронарного шунтирования в течение их жизни по сравнению с их возрастом, полом и контрольной группой с одинаковым ИМТ. ³

Однако большой современный интерес представляет не эффект простого пребывания в космосе, а скорее эффект жизни в нем. Амбиции НАСА теперь сосредоточены на запуске пилотируемой миссии на Луну (2024 г.), а затем на Марс (2030-е гг.), после чего способность человека успешно выдержать экстремальные нагрузки этого полета, его возвращение и повторная акклиматизация к земным условиям , предсказывается. Именно здесь проводится обсуждение различий между последствиями краткосрочного космического полета (менее 6 месяцев), испытанными, например, Гагариным, Гленном и астронавтами Международной космической станции (МКС), и последствиями долгосрочного, Космический полет исследовательского класса (> 6 месяцев, например, со Скоттом Келли), который, несомненно, был бы готов пережить любой человек, направляющийся на Марс, оказывается критическим. ⁴

Физиологическая адаптация к космическому полету

Космический полет любой продолжительности оказывает на организм широкий спектр психологических и физических стрессовых факторов, включая (но не ограничиваясь) устойчивые уровни ионизирующего излучения, циркадные сдвиги, микрогравитацию, ограничение диеты, лишение сна, снижение физической работы, а также заключение и изоляцию. . ⁴ , ⁵ Было продемонстрировано, что многие из состояний оказывают сильное влияние на физиологию сердечно-сосудистой системы.

Сердечно-сосудистые изменения после космического полета начинаются сразу после освобождения от гравитационной силы Земли, после чего у астронавтов появляются характерные «одутловатые» лица, «набитые» носы и «куриные ножки» в результате индуцированного микрогравитацией смещения жидкости в головном мозге в результате уменьшения внутригрудное давление и движение около 2 литров жидкости из ног. ^1,6 В вертикальном положении при земной норме 1- г силы тяжести артериальное давление над сердцем снижено, ниже сердца повышено.Однако в условиях микрогравитации, свободной от гравитационного градиента Земли, в организме наблюдается равномерное артериальное давление, что снижает физиологическую потребность организма в механизмах регуляции артериального давления и, следовательно, снижает нагрузку на сердце. ^7,8 В течение первых 24 часов космического полета у астронавтов обычно наблюдается снижение центрального венозного давления (ЦВД), косвенное измерение давления наполнения сердца, увеличение объема камер сердца и увеличение диаметра предсердий, вызванное транслокацией жидкости в голова. ^6,9 Снижение ЦВД, как полагают, является результатом уменьшения внешнего давления, обычно оказываемого внутренними органами и мускулатурой на вены. ⁸ Интересно, что снижение ЦВД происходит одновременно с увеличением конечно-диастолического объема левого желудочка. ⁹ Хотя это интуитивно противоречиво, более поздние параболические полеты продемонстрировали снижение ЦВД на 1,3 мм рт.6 мм, а пищеводное давление снизилось на 5,6 мм рт. ^10,11 Учитывая, что пищеводное давление часто используется в качестве косвенного показателя для измерения внутригрудного давления, авторы постулируют, что в условиях невесомости трансмуральное ЦВД, которое определяется как разница между ЦВД и внутригрудным давлением и указывает на давление растяжения предсердий, увеличивается, что может объясняют наблюдаемое увеличение диаметра предсердий, несмотря на снижение ЦВД. ^10,11

Таким образом, массивное перемещение жидкости из нижних конечностей в верхние в результате устранения градиента артериального давления требует адаптации со стороны сердечно-сосудистой системы, и регуляторная реакция организма на массивное перемещение жидкости является значительной.Возможно, наиболее резко растяжение сердца и наличие перераспределенной жидкости стимулирует барорецепторы, что приводит к ингибированию ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и увеличению высвобождения предсердного натрийуретического пептида. ^8,12 Вместе эти реакции приводят к снижению объема плазмы крови приблизительно на 10–15%. Более того, стоит отметить, что это уменьшение объема плазмы не является результатом увеличения диуреза или натрийуреза, а, скорее всего, связано со снижением внутритканевого давления и повышением давления в сосудах верхней части тела, что в совокупности способствует транскапиллярному движению жидкости в интерстиций верхней части тела. ^12,13 Следует отметить, что длительные космические полеты также привели к ремоделированию сердца, а именно к атрофии. ¹⁴ Например, исследование 2001 года показало, что масса левого желудочка уменьшилась в среднем на 12% ± 6,9% у четырех астронавтов-мужчин всего за 10 дней пребывания в космосе. ^15,16 Кроме того, в результате уменьшения объема плазмы увеличивается концентрация циркулирующих эритроцитов (эритроцитов), что, в свою очередь, побуждает организм разрушать только что высвобожденные или зарождающиеся эритроциты в очередной попытке восстановить гомеостатический баланс. ^{8,17 – 19} По завершении кратковременных космических полетов продолжительностью 10–14 дней люди потеряли в среднем 10–15 % своего гематокрита, измеренного сразу после приземления, что соответствует потере примерно 1% массы эритроцитов в сутки. ^{20 – 22} Однако, что интересно, Kunz et al . сообщают, что в длительных космических полетах фактически наблюдается увеличение концентрации как эритроцитов, так и гемоглобина, что может свидетельствовать о том, что анемия в космическом полете окажется меньшей потенциальной проблемой, поскольку организм продолжает акклиматизироваться к условиям микрогравитации, хотя точный механизм, с помощью которого она достигается это остается неясным. ²⁰ Кроме того, Garrett-Bakelman et al . сообщают, что длительный космический полет, хотя и приводит к снижению систолического и среднего артериального давления, интересно приводит к увеличению диаметра сонной артерии и сердечного выброса на 10%. ⁴ Предыдущие исследования по изучению изменений сердечного выброса во время космического полета подтверждают выводы Garret-Backman et al ., а именно, что длительный космический полет может увеличить ударный объем и сердечный выброс на 35% и 41% соответственно. , которые противоречат более ранним данным о снижении или неизменном ударном объеме и сердечном выбросе во время длительных полетов на Международную или Российскую космические станции. ^{23 – 26} As Norsk и др. . проницательно заметьте, противоречивые данные, предоставленные Эро и др. . ²⁵ и Гамильтон и др. . ²⁶ может противоречить предоставленным Norsk и др. . ²³ из-за использования разных эталонных поз на Земле, причем в первых двух исследованиях испытуемые помещались в положение лежа на спине перед полетом, что увеличивает измеренную нагрузку на сердце на 15–29%. ¹⁰ Следует отметить, что в исследовании Twins Study оценивался сердечный выброс летающих субъектов путем измерения их диастолического диаметра сонных артерий в положении лежа как на Земле, так и в космосе, в то время как Norsk и др. . использовали технику повторного дыхания посторонним газом и записывали свои измерения в сидячем положении. ^4,23

Изменения кардиомиоцитов в условиях невесомости

Основной функциональной единицей сократительной сердечной ткани является кардиомиоцит: мононуклеарная, непролиферативная, поперечнополосатая мышечная клетка с высокой плотностью митохондрий.Таким образом, модуляции экспрессии генов кардиомиоцитов, возникающие в условиях микрогравитации или радиационного облучения, имеют большое значение для НАСА в его попытке приступить к долгосрочным космическим миссиям. На рисунке 1 представлена ​​сводка дифференциальных профилей экспрессии представляющих интерес сердечных генов от Garrett-Bakelman et al . ⁴ Как указано выше, микрогравитация создает огромную нагрузку на сердце, что приводит к его адаптации. Однако, почему и как это происходит на клеточном уровне, еще предстоит полностью выяснить. Исследование in vitro кардиомиоцитов крыс, проведенное Feger et al . утверждает, что микрогравитация вызывает физиологическую адаптацию за счет изменения содержания белка и функции митохондрий, рибосом и эндоплазматического ретикулума (ЭР), что в конечном итоге приводит к снижению синтеза и оборота белка и, следовательно, к атрофии. ²⁷

Рисунок 1.

Профили экспрессии генов. Дифференциально экспрессируемые гены (A) типов клеток, обедненных полиА + лимфоцитами, и (B) рибодеплетированных типов клеток, истощенных лимфоцитами, демонстрируют активные (оранжевые) гены, а также подавленные (фиолетовые) гены.

Рисунок 1.

Профили экспрессии генов. Дифференциально экспрессируемые гены (A) типов клеток, обедненных полиА + лимфоцитами, и (B) рибодеплетированных типов клеток, истощенных лимфоцитами, демонстрируют активные (оранжевые) гены, а также подавленные (фиолетовые) гены.

Тип клетки, тип стрессора, продолжительность действия стрессора и статус клеточной пролиферации играют роль в управлении типом стрессовой реакции, индуцируемой в клетке. ²⁷ Три типа реакции на стресс на уровне протеома: цитоплазматическая реакция «теплового шока», реакция развернутого белка (UPR), возникающая в ER, и UPR, возникающая в митохондриях. ²⁷ Кардиомиоциты, подвергшиеся 120-часовому воздействию микрогравитации, моделируемой помещением в биореактор с вращающейся стенкой, продемонстрировали повышенное количество и активность митохондрий, которые в здоровом кардиомиоците занимают >30% объема сердечной клетки, в то время как рибосомы и ЭР были подавлены. ²⁷ В частности, активировались митохондриальный импортный белок морталин, шаперон, способствующий выживанию, и AFG3L2, белок, который способствует деградации дефектных компонентов цепи переноса электронов. ²⁷ Напротив, в рибосоме количество 40S-компонентов S28, S9-подобных и S14-подобных, 60S-компонентов L30-подобных и L12 и рибосомного белка L4 уменьшилось в изобилии. ²⁷ Кроме того, концентрации аспарагинил-тРНК синтетазы, фермента, участвующего в синтезе белка шероховатого ER, а также белка 1, связывающего рибосомы, медиатора взаимодействия между шероховатым ER и рибосомой, также были снижены. ²⁷ Предшественник транслокон-ассоциированной белковой субъединицы α, ретикулокальбин 3, предшественник ретикулокальбина-1 и субъединица протеасомы β типа 2, все белки, участвующие в фолдинге генных продуктов, также уменьшались при воздействии микрогравитации. ²⁷ Короче говоря, похоже, что трансляция белка через шероховатый ЭР снижается в кардиомиоцитах, подвергающихся воздействию микрогравитации; клетки под давлением могут быть способны перенаправить свои основные усилия по синтезу белка из шероховатого ER в митохондрии, чтобы обеспечить выработку АТФ посредством действия, опосредованного морталином. ²⁷ В этом исследовании также следует отметить значительное снижение компонентов цитоскелета, ответственных за митохондриальную локализацию, а именно регуляторной легкой цепи миозина и тропомиозина, что характерно для мышечной атрофии. ²⁷ В 2019 году НАСА опубликовало результаты «Исследования близнецов» — многомерного сравнения новых генетических и физиологических различий, возникающих между двумя близнецами, один из которых находился на Земле, а другой завершил 340-дневную миссию в Международном Космическая станция. ⁴ Важно отметить, что субъект полета Twins Study показал повышенный уровень митохондриальной ДНК и РНК в периферической крови, особенно в начале миссии, что может представлять собой потери во время атрофии и апоптоза или выброса митохондрий из лимфоцитов. ⁴ В конечном счете, сама космическая среда может способствовать атрофии сердечной мышцы, как описано в предыдущих параграфах, при этом клетки в условиях микрогравитации могут поддерживать митохондриальную функцию за счет грубого синтеза белка, опосредованного ER. ²⁷

Аритмии во время космического полета

Еще одна проблема, вызывающая обеспокоенность НАСА в связи с длительными космическими полетами, связана с возможностью возникновения сердечных аритмий или изменений в нормальной последовательности электрических импульсов, ответственных за скоординированное сокращение предсердий и желудочков.Обычные аритмии включают фибрилляцию предсердий или желудочков, дезорганизованную региональную деполяризацию, брадикардию или более медленный, чем нормальный сердечный ритм, тахикардию или более быстрый, чем нормальный сердечный ритм, преждевременные сокращения и другие нарушения проводимости. ²⁸ Сердечные аритмии снижают эффективность работы сердца, что увеличивает риск внезапной сердечной смерти, инсульта, сердечно-сосудистых заболеваний и деменции. ²⁹ Хотя существуют только отдельные данные о возникновении аритмий в результате космических полетов, они кажутся частыми, хотя и преходящими.

Самые ранние сообщения о сердечных аритмиях относятся к эпохе Аполлона (1961–1972), когда астронавт Джеймс Бенсон Ирвин испытал преждевременные сокращения желудочков, связанные с гипокалиемией, во время миссии Аполлон-15, и сообщалось о нескольких случаях во время миссий Скайлэб последующее десятилетие (1973–1979). ¹⁵ По завершении эры МИР (1986–2001 гг.) Российская Федерация сообщила в NASA в общей сложности о 75 аритмиях и 23 нарушениях проводимости, в том числе о случае 14-ударного эпизода желудочковой тахикардии с максимальной частотой 215 ударов в минутуХотя несколько причинных факторов, включая нарушение электролитного баланса, изменения в автономной нервной системе и изменения массы сердечных камер, постулируются как возбудители этого события, возможные триггеры остаются неопределенными. ¹⁵ Появляется все больше данных о проблемах проводимости, характерных только для длительных космических полетов. Например, удлинение корригированного интервала QT показаний электрокардиограммы, традиционно связанное с повышенным риском пируэтной тахикардии, нарушением реполяризации миокарда, а также повышенной предрасположенностью к аритмиям, наблюдалось в более длительных (4 месяца), но не коротких -продолжительность космических полетов. ³⁰

Космическое излучение и сердце

Центральное значение для длительного космического полета имеет опасность космической радиации и космической погоды для сердца. Подсчитано, что одна треть смертности, вызванной ионизирующим излучением (ИК), после атомных бомбардировок Японии была вызвана сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ) и инсультом. ³¹ Кроме того, широко известно, что ионизирующая лучевая терапия (ЛТ) вызывает сердечно-сосудистые заболевания у больных раком. ³² Точно установлено, что даже у здоровых людей воздействие высоких доз ионизирующего излучения может вызвать заболевание сердца, проявляющееся в виде ускоренного атеросклероза, фиброза миокарда, аномалий клапанов, нарушений проводимости и аритмии с повреждением клеток в течение нескольких минут после воздействия. ^33,34 Кроме того, сообщалось, что специфические эффекты радиации нарушают целостность коронарных артерий. Например, было показано, что однократная физическая доза радиоактивных ионов железа в 0,1–0,2 Гр, эквивалентная дозе облучения от входа в плоскость орбиты Земли (например, 400 км от поверхности), приводит к дегенеративным изменениям в организме. коронарных артериях мышей, проявляется фиброзом, дегенерацией гладкой мускулатуры и внеклеточным отложением через 15 месяцев после облучения. ³⁵ Дарби и др. . также оценивают линейное увеличение частоты серьезных нежелательных явлений со стороны коронарных артерий на 7,4% на Гр при введении без поддающегося обнаружению нижнего или верхнего порога. ³⁶

Количественно прогнозируется, что человек, отправляющийся на Марс, получит кумулятивную дозу облучения в размере 0,5–1,0 Зивертов (Зв). ^8,37 Таким образом, 1000-дневная исследовательская миссия на Марс, которая потребует примерно 400 дней в космосе и 600 дней на поверхности Марса, приведет к увеличению пожизненного риска смерти от радиационного облучения между 1.3% и 13% для 40-летнего мужчины. ¹⁵ ИК-облучение всего тела, как было показано, увеличивает жесткость аорты и ex vivo напряжение аорты даже через восемь месяцев после однократного облучения в дозе 1 Гр, с усилением поражения аорты, утолщением интимы сонных артерий и усилением атеросклероза, наблюдаемыми при ароЕ мышей с дефицитом железа после облучения железом в дозах от 2 до 5 Гр. ^32,38,39 Также было продемонстрировано, что длительные космические полеты приводят к утолщению комплекса интима-медиа сонных артерий с повышением уровня коллагена α-1(III) цепи (COL3A1) и коллагена α-1(I) цепи (COL1A1) увеличение поступления мочи, а также увеличение экспрессии генов, ассоциированных с коллагеном (рис. 1), оба из которых могут объяснить механизм утолщения интимы и медии сонных артерий во время космического полета и сопутствующего радиационного облучения. ⁴ Также важно отметить, что клеточные ответы на ИИ варьируются в зависимости от типа излучения, и что было показано, что цитокины и факторы транскрипции, а именно NF-kB, модулируются специфически под воздействием высокоэнергетических тяжелых ионы (HZE) частицы. ^32,40

В одном исследовании кардиомиоцитов мышей in vivo анализ через 7, 14 и 28 дней после ИК-облучения (15 сГр, 1 ГэВ/н доза 56Fe-IR) продемонстрировал общее увеличение провоспалительные, свободные радикалы, пути развития и поддержания сердечно-сосудистой системы. ³² Более конкретно, модуляция наблюдалась в экспрессии транскрипционных факторов, таких как передача сигналов STAT3, GATA4 и p38 MAPK, со значительным перекрытием между нейродегенеративными транскриптами и транскриптами, специфичными для заболеваний сердечной мышцы, что позволяет предположить общий механизм, с помощью которого ИР индуцирует как нейродегенеративные и сердечные расстройства. ³² Более того, активация кардиозащитных факторов транскрипции, таких как TBX5, GATA4 и MEF2C, происходила на 14-й день, задолго до появления каких-либо обнаруживаемых симптомов сердечной дисфункции.На самом деле симптомы впервые появились через месяц после воздействия ⁵⁶ Fe-IR, при этом у мышей наблюдалась как систолическая, так и диастолическая дисфункция. ³² В частности, уровни STAT3 были ниже, чем в контроле, на 14-дневной отметке и увеличились на 28-дневной отметке, в то время как уровни GATA4 постоянно повышались на 7-, 14- и 28-дневной отметке. дневные временные метки, при этом NF-κB демонстрирует последовательное подавление на 7-, 14- и 28-дневных временных метках. ³² Авторы постулируют, что такое подавление NF-kB может быть клеточной попыткой компенсировать возникновение сердечной дисфункции, вызванной перегрузкой давлением. ³² Также стоит отметить, что уровни фосфорилирования STAT3 сохранялись на том же уровне, что и в контроле на 7-й и 14-й день, но на 28-й день наблюдалось трех-шестикратное увеличение по сравнению с контролем. ³² Фосфорилирование p38 было значительно повышено как на 7-й, так и на 14-й день, но значительно снизилось по сравнению с контролем на 28-й день.

Эти данные также указывают на отсроченный иммунный ответ на облучение и в кардиомиоцитах.Например, через 14 дней после воздействия ⁵⁶ Fe-IR в клетках наблюдалось двукратное увеличение инфильтрации макрофагов с небольшим снижением к 28 дню, которая все еще сохранялась при концентрации на 35% выше нормы. ³² Однако необходимо провести дополнительные исследования, чтобы изучить влияние длительного воздействия малых доз радиации и последующую воспалительную реакцию, поскольку длительная стимуляция макрофагов способна повреждать ткани из-за окислительного стресса.

Кроме того, особый тип излучения в космосе, проявляющийся в форме протонов и за пределами пояса Ван Аллена (частицы HZE), отличается от тех, которые обычно наблюдаются на Земле, и постулируется, что он оказывает более вредное с биологической точки зрения воздействие, чем земное излучение. Рентгеновские или гамма-лучи. ⁸ Таким образом, учитывая, что ядро ​​каждой клетки в организме будет пересекаться протоном высокой энергии один раз в три дня на пути на Марс, очень важно изучить влияние протонного излучения и на сердце. . ⁴¹ Бурма и др. . обнаружили, что протоны высокой энергии, а также радиоактивные ионы железа индуцируют миграцию моноцитов и макрофагов CD68+ в сердечную ткань, усиливают окисление ДНК, фиброз миокарда и снижают сердечную функцию в мышиных моделях специфическим для типа излучения образом. ³³ Кроме того, воздействие радиоактивных ионов силикона приводило к пролонгированному апоптозу и увеличению экспрессии провоспалительных цитокинов, таких как интерлейкин (IL)-1β, IL-6 и фактор некроза опухоли-α, в сердечной ткани при воздействии низких доз Было показано, что излучение с высокой линейной передачей энергии модулирует метилирование ДНК, тем самым выдвигая эпигенетический контроль на потенциальный передний план сердечно-сосудистой реакции на облучение. ³³ Примечательно, что некоторые из этих же провоспалительных маркеров (например,г. IL-6) также наблюдались в исследовании близнецов. ⁴

Реакклиматизация и ортостатическая непереносимость

Наконец, по возвращении на Землю часто встречается ортостатическая непереносимость с предобморочными симптомами, определяемыми как головокружение, головокружение или тошнота, о которых сообщается у 28–65% астронавтов, выполняющих тесты стоя или наклона по возвращении, что также может свидетельствовать проблематично для успешной деятельности на поверхности Марса — даже при 36% гравитации. ^6,42 Проще говоря, ортостатическая непереносимость может представлять угрозу для жизни в случае экстренной эвакуации при повторном воздействии гравитационной силы. На Земле ортостатическая непереносимость имеет множество причин, в том числе уменьшение ударного объема, объема плазмы и сужение рестрикционных сосудов. ⁶ Ортостатические явления, с которыми сталкиваются как краткосрочные, так и долгосрочные космонавты, варьируются от транзиторной тахикардии до ортостатической гипотензии (систолическое артериальное давление ниже 70 мм рт. ст. в положении стоя) и предобморочного состояния. ⁴³ Поэтому стоит отметить, что ортостатическая непереносимость у астронавтов, находящихся в длительном космическом полете (129–190 дней), значительно выше по сравнению с их краткосрочными контрольными группами, при этом в предыдущих исследованиях сообщалось о симптомах ортостатической непереносимости в 20%– 30% космонавтов возвращаются из кратковременных полетов и 83% возвращаются из длительных полетов. ^43,44 Несмотря на то, что НАСА предоставило астронавтам протокол введения жидкости перед входом в атмосферу, было показано, что объем земной плазмы все же уменьшился на 7–20% по сравнению с предполетной обработкой. ⁴³ Кроме того, недавнее исследование венозного оттока ⁴⁵ показало, что застой или обратный кровоток во внутренней яремной вене (ВЯВ) часто (6/11 членов экипажа, или 55%) к середине полета (день 50). для кратковременных миссий. Кроме того, у одного члена экипажа был окклюзионный тромб ВЯВ, а потенциальный частичный тромб ВЯВ был выявлен у другого члена экипажа ретроспективно, что указывает на проблемы с кровотоком, которые требуют дальнейшего мониторинга в предстоящих миссиях.

При приземлении после миссий есть еще соображения.Астронавты, вернувшиеся из длительных космических полетов, показали большее снижение ударного объема и были полностью неспособны поддерживать вертикальное артериальное давление по возвращении из длительных полетов, несмотря на то, что снижение объема плазмы было сопоставимо между космонавтами, участвовавшими в коротких и длительных полетах. ⁴⁴ Кроме того, астронавты, вернувшиеся из длительных космических полетов, продемонстрировали ослабленную адренергическую реакцию, показывая снижение уровня норадреналина при попытках возвращения встать; и наоборот, у этих людей уровень адреналина в пять раз выше, чем у краткосрочных астронавтов, что предполагает острую стрессовую реакцию, отсутствующую во время реакклиматизации краткосрочных астронавтов. ⁴⁴ Все эти факторы выиграют от улучшенной визуализации и молекулярной диагностики во время миссии, чтобы лучше оценить риск для астронавтов.

Выводы

Несмотря на то, что влияние космических полетов на сердце изучалось со времен первых пилотируемых полетов на орбиту Земли, до сих пор остается много информации, которая остается спорной, противоречивой или просто неизвестной. Дальнейшее изучение эффектов, характерных для длительных космических полетов, а именно эпигенетических и генетических изменений, вызванных радиацией, стрессом или микрогравитацией, например, необходимо для наиболее тщательного информирования НАСА и других групп о методах разработки превентивных контрмер против потенциального вреда. Исследовательское путешествие может вызвать у астронавта, направляющегося на любую планету за пределами нашей.Кроме того, последствия для клонального кроветворения ⁴⁶ и сердечной функции еще не известны и могут иметь значение для планирования долгосрочных миссий. Наконец, в то время как многие из этих показателей требуют, чтобы образцы были возвращены с МКС для анализа, было показано, что новые методы, которые могут обнаруживать ряд биомолекул, работают в условиях микрогравитации ⁴⁷ и на МКС ^48,49 , а также могут помочь уменьшить временной интервал между измерениями некоторых из этих ключевых показателей.

Благодарности

Эта работа финансировалась НАСА (грант Nos.NNX14AH50G и NNX17AB26G) и Национальных институтов здравоохранения (грант № R25EB020393).

Конфликт интересов

Не объявлено.

Каталожные номера

1.

Танк

J

,

Джордан

J

.

Могучие сердца в космосе

.

J Физиол

.

2015

;

593

:

485

.2.

Парин

ВВ

,

Газенко

ОГ

.

Советские эксперименты по изучению влияния факторов космического полета на физиологию животных и человека

.

Life Sci Space Res

.

1963

;

1

:

113

–

127

.3.

Ade

CJ

,

Broxterman

RM

,

Charvat

JM

, и др.

Уровень заболеваемости сердечно-сосудистыми заболеваниями Конечные точки в корпусе астронавтов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства

.

J Am Heart Assoc

.

2017

;

6

:

e005564

. 4.

Garrett-Bakelman

FE

,

Дарши

M

,

Зеленый

SJ

, и др.

Исследование близнецов НАСА: мультиомический, молекулярный, физиологический и поведенческий анализ годичного космического полета человека

.

Наука

.

2019

;

364

:

446

. 5.

Barrila

J

,

Ott

CM

,

LeBlanc

C

и др.

Космический полет модулирует экспрессию генов в цельной крови космонавтов

.

NPJ Микрогравитация

.

2016

;

2

:

16039

. 6.

Обер

АЭ

,

Ларина

И

,

Момкен

И

, и др.

На пути к исследованию космоса человеком: серия обзоров THESEUS, посвященная приоритетным исследованиям сердечно-сосудистой системы, органов дыхания и почек

.

NPJ Микрогравитация

.

2016

;

2

:

16031

.7.

Харгенс

АР

,

Ричардсон

S

.

Адаптация сердечно-сосудистой системы, перенос жидкости и контрмеры, связанные с космическим полетом

.

Респир Физиол Нейробиол

.

2009

;

169

:

S30

–

S33

. 8.

Hughson

RL

,

Александр Хелм

A

,

Durante

M

.

Сердце в космосе: влияние внеземной среды на сердечно-сосудистую систему

.

Нат Рев Кардиол

.

2018

;

167

–

180

. 9.

Buckey

JC

Jr,

Gaffney

FA

,

Lane

LD

и др.

Центральное венозное давление в космосе

.

J Appl Physiol (1985)

.

1996

;

81

:

19

–

25

. 10.

Норск

P

.

Адаптация сердечно-сосудистой системы к невесомости: сюрпризы, парадоксы и последствия для полетов в дальний космос

.

Acta Physiol (Oxf.)

.

2020

;

228

:

e13434

. 11.

Видебек

Р

,

Норск

Р

.

Растяжение предсердий у людей в условиях микрогравитации, вызванное параболическими полетами

.

J Appl Physiol

.

1997

;

83

:

1862

–

1866

. 12.

Ватенпо

Германия

.

Регулирование объема жидкости во время краткосрочного космического полета и влияние на работоспособность человека

.

J Опыт Биол

.

2001

;

204

:

3209

–

3215

. 13.

Watenpaugh

DE

,

Yancy

CW

,

Buckey

JC

, и др.

Роль предсердного натрийуретического пептида в системных реакциях на острое изотоническое увеличение объема

.

J Appl Physiol

.

1992

;

73

;

1218

–

1226

..14.

Мулваг

SL

,

Чарльз

JB

,

Риддл

JM

, и др.

Эхокардиографическая оценка сердечно-сосудистых последствий кратковременного космического полета

.

Дж Клин Фармакол

.

1991

;

31

:

1024

–

1026

. .15.

Анзай

Т

,

Фрей

МА

,

Ногами

А

.

Нарушения сердечного ритма при длительных космических полетах

.

J Аритмия

.

2014

;

30

:

139

–

149

..16.

Perhonen

MA

,

Franco

F

,

Lane

LD

и др.

Сердечная атрофия после постельного режима и космического полета

.

J Appl Physiol

.

2001

;

91

;

645

–

653

..17.

Alfrey

CP

,

Udden

MM

,

Huntoon

CL

, и др.

Разрушение только что выпущенных эритроцитов в космическом полете

.

Медицинские научные спортивные упражнения

.

1996а

;

28

:

S42

–

S44

. .18.

Alfrey

CP

,

Udden

MM

,

Leach-Huntoon

C

, et al.

Контроль массы эритроцитов в космическом полете

.

J Appl Physiol

.

1996b

;

81

:

98

–

104

. 19.

Kirsch

KA

,

Röcker

L

,

Gauer

OH

и др.

Венозное давление у человека в невесомости

.

Наука

.

1984

;

225

:

218

–

219

. 20.

Kunz

H

,

Quiriarte

H

,

Simpson

RJ

, и др.

Изменения гематологических показателей при длительном космическом полете

.

БМС Гематол

.

2017

;

17

:

12

. .21.

Тавассоли

М

.

Анемия космонавтов

.

Кровь

.

1982

;

60

:

1059

–

1067

.22.

Смит

СМ

.

Метаболизм эритроцитов и железа во время космического полета

.

Питание

.

2002

;

18

:

864

–

866

. 23.

Norsk

P

,

Asmar

A

,

Damgaard

M

и др.

Смещение жидкости, расширение сосудов и амбулаторное снижение артериального давления во время длительного космического полета

.

J Физиол

.

2015

;

593

:

573-584

. 24.

Газенко

О.Г.

,

Шульженко

Е.Б.

,

Турчанинова

В.Ф.

, и др.

Центральная и регионарная гемодинамика при длительных космических полетах

.

Акта Астронавт

.

1988

;

17

:

173

–

179

. .25.

Эро

С

,

Фомина

Г

,

Алферова

И

, и др.

Адаптация сердца, артерий и вен к невесомости в период 6-месячных космических полетов «МИР» с набедренными манжетами (браслетами) и без них

.

Eur J Appl Physiol

.

2000

;

81

:

384

–

390

. 26.

Гамильтон

ДР

,

Саргсян

АЭ

,

Мартин

ДС

, и др.

Проспективная эхокардиография на орбите в составе экипажа МКС

.

Эхокардиография

.

2011

;

28

:

491

–

501

. 27.

Feger

BJ

,

Thompson

JW

,

Dubois

LG

и др.

Микрогравитация вызывает протеомные изменения, связанные со стрессом эндоплазматического ретикулума и защитой митохондрий

.

Научный представитель

.

2016

;

6

:

34091

. 28.

«

Об аритмии

».

Американская кардиологическая ассоциация

. .

2018

.29.

Грейс

АА

,

Роден

ДМ

.

Системная биология и нарушения сердечного ритма

.

Ланцет

.

2012

;

380

:

1498

–

1508

. .30.

D’Aunno

DS

,

Dougherty

AH

,

DeBlock

HF

и др.

Влияние коротких и длительных космических полетов на интервалы QTc у здоровых космонавтов

.

Ам Дж Кардиол

.

2003

;

91

:

494

–

497

. .31.

McDougall

JA

,

Sakata

R

,

Sugiyama

H

, и др.

Время наступления менархе и первых родов в связи с риском рака молочной железы у переживших атомную бомбардировку

.

Эпидемиологические биомаркеры рака Предыдущая

.

2010

;

19

:

1746

–

1754

. 32.

Коулман

МА

,

Саси

СП

,

Онуфрак

Дж

и др.

Низкие дозы радиации влияют на физиологию сердца: генные сети и молекулярная передача сигналов в кардиомиоцитах

.

Am J Physiol Heart Circ Physiol

.

2015

;

309

:

h2947

–

63

. 33.

Boerma

M

,

Nelson

GA

,

Шридхаран

V

, и др.

Космическая радиация и риск сердечно-сосудистых заболеваний

.

World J Cardiol

.

2015

;

7

:

882

–

888

.34.

Taunk

NK

,

Haffty

BG

,

Kostis

JB

и др.

Радиационно-индуцированная болезнь сердца: патологические отклонения и предполагаемые механизмы

.

Передний Онкол

.

2015

;

5

:

39

. .35.

Бейкер

JE

,

Формовщик

JE

,

Хоупвелл

JW

.

Радиация как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний

.

Антиоксидный окислительно-восстановительный сигнал

.

2011

;

15

:

1945

–

1956

. .36.

Darby

SC

,

Ewertz

M

,

McGale

P

, и др.

Риск ишемической болезни сердца у женщин после лучевой терапии рака молочной железы

.

N Английский J Med

.

2013

;

368

:

987

–

998

. .37.

Кучинотта

ФА

,

Дюранте

М

.

Риск рака в результате воздействия галактических космических лучей: значение для исследования космоса людьми

.

Ланцет Онкол

.

2006

;

7

;

431

–

435

…38.

Soucy

KG

,

Lim

HK

,

Kim

JH

, и др.

HZE ⁵⁶Облучение ионами Fe вызывает дисфункцию эндотелия в аорте крыс: роль ксантиноксидазы

.

Radiat Res

.

2011

;

176

:

474

–

485

. 39.

Ю

Т

,

Парки

БВ

,

Ю

С

, и др.

Облучение ионами железа ускоряет развитие атеросклероза у мышей с дефицитом аполипопротеина Е. Radiat Res . 2011:175;(6):766–773

. 40.

Дин

LH

,

Шингёдзи

M

,

Чен

F

и др.

Изменения экспрессии генов в нормальных фибробластах кожи человека, индуцированные излучением HZE-частиц

.

Radiat Res

.

2005

;

164

:

523

–

526

. .41.

Кучинотта

FA

,

Nikjoo

H

,

Goodhead

DT

.

Влияние дельта-лучей на количество прохождений треков частиц на клетку при лабораторном и космическом облучении

.

Radiat Res

.

1998

;

150

:

115

–

119

.42.

Конвертино

ВА

.

Последствия адаптации сердечно-сосудистой системы к космическим полетам: значение для использования фармакологических контрмер

.

Gravit Space Bio Bull

.

2005

;

18

:

59

–

69

.43.

Platts

SH

,

Tuxhorn

JA

,

Ribeiro

LC

и др.

Компрессионное белье как средство противодействия ортостатической непереносимости

.

Авиат Спейс Энвайрон Мед

.

2009

;

80

:

437

–

442

. 44.

Meck

JV

,

Reyes

CJ

,

Perez

SA

, и др.

Выраженное обострение ортостатической непереносимости после длительных и кратковременных космических полетов у ветеранов-астронавтов

.

Психосом Мед

.

2001

;

63

:

865

–

873

. 45.

Marshall-Goebel

K

,

Laurie

SS

,

Алферова

IV

, и др.

Оценка стаза яремного венозного кровотока и тромбоза во время космического полета

.

Открытие сети JAMA

.

2019

;

2(11)

:

e1

1

. .46.

Десаи

P

,

Менсия-Тринчан

N

,

Савенков

O

, и др.

Соматические мутации предшествуют острому миелоидному лейкозу за несколько лет до постановки диагноза

.

Nat Med

.

2018

;

24

:

1015

–

1023

. 47.

McIntyre

ABR

,

Rizzardi

L

,

Yu

AM

, и др.

Секвенирование нанопор в условиях микрогравитации

.

NPJ Микрогравитация

.

2016

;

2

;

16035

. .48.

Castro-Wallace

SL

,

Chiu

CY

,

John

KK

, et al.

Секвенирование ДНК с помощью нанопор и сборка генома на Международной космической станции

.

Научный представитель

.

2017

;

7

:

18022

. .49.

Макинтайр

АБР

,

Александр

Н

,

Григорьев

К

и др.

Одномолекулярное секвенирование N 6-метиладенина в микробных эталонных материалах

.

Нац Коммуна

.

2019

;

10

:

579

.

© Автор(ы), 2020. Опубликовано Oxford University Press от имени Западно-китайской школы медицины и Западно-китайской больницы Сычуаньского университета.