У лифтов есть свойство немного менять восприятие гравитации человеком. Как только он начинает двигаться вниз, мы это чувствуем — на секунду мы будто становится тяжелее. А когда лифт замедляется, давление слабеет. Но почему так происходит? Портал livescience.com разобрался в вопросе.
Короткий ответ прост — человек чувствует себя наиболее тяжелым в двух точках: в момент начала движения лифта вверх и в момент, когда он тормозит после движения вниз. Но объяснение этих ощущений зависит от того, что на самом деле такое «вес» и что может чувствовать человеческое тело.
В физике под весом можно понимать минимум три взаимосвязанные идеи: массу (из какого объема материи состоит объект), силу притяжения, воздействующую на объект, и силу, с которой весы выталкивают объект вверх. Если человек стоит на месте, то все три могут быть одинаково актуальными. Но как только лифт начинает ускоряться или замедляться, ответы будут разными.
Масса человека не меняется в зависимости от поведения лифта. Гравитация на поверхности Земли тоже, по сути, остается неизменной на верхнем и нижнем этажах здания. Меняется только третья дефиниция — как сильно весы выталкивают человека вверх. Именно этот толчок и измеряют обычные напольные весы.
Такой ответ звучит немного не интуитивно, поэтому для примера взять космонавтов на борту МКС. Сила притяжения Земли та космической станции почти такая же, что и на поверхности планеты, но космонавты ее не чувствуют. Не потому, что гравитация магическим образом исчезает на орбите, а потому, что люди на Международной космической станции находятся в постоянном состоянии свободного падения в сторону Земли.
МКС движется вбок на скорости свыше 27,300 км/ч. По мере того, как она падает, Земля изгибается под ней, поэтому станция не ударяется об планету, но постоянно проходит мимо. Итог — стабильное, непрерывное падение. Поскольку космонавты и станция падают вместе на одной скорости, они никогда не отталкиваются от «пола» — и именно это мы ощущаем, как вес. Если на Земле поверхность не дает нам падать, выталкивая человека снизу-вверх, то на орбите аналогичного толчка нет: космонавты подвержены гравитации, но ничто не тормозит их падение. Оттого и возникает ощущение невесомости.
Движение лифта ненадолго меняет, как сильно пол выталкивает человека. При начале движения вверх мы, внутри кабины, тоже ускоряемся вверх; пол давит снизу сильнее, и мы чувствуем себя тяжелее. Для контекста, дополнительное ускорение в типичном лифте составляет 1 м/с в квадрате, или 1/10 земной гравитации. Если человек обычно весит 68 килограмм, то движение лифта ненадолго добавит к его массе 10% — и получится 75 кг.
Как только лифт достигает стабильной скорости, ускорение прекращается. Гравитация возвращается в равновесие, хотя человек по-прежнему движется. Но ближе к нужному этажу лифт начинает замедляться — и происходит прямо противоположный эффект. Хотя мы продолжаем двигаться вверх, лифт ускоряется вниз, чтобы немного замедлить пассажиров. Гравитация не меняется, но поскольку теперь лифт движется вниз, мы чуввтуешм меньше давления — и масса на весах снижается.