Avaruustutkimus on aihe, joka vangitsee ihmisten mielikuvituksen ja haastaa heitä miettimään tarkalleen, mitä voi tapahtua, kun he lähtevät maapallon suojakuplasta. Ensinnäkin avaruuden mikrograviteetti tai alempi painovoima kuussa tarkoittaa, että astronauttien ruumiita ei enää ole kytketty maahan samalla tavalla. Fysiikassa tutkittujen lakien ja määritelmien avulla voit määrittää, miten tämä vaikuttaa niiden tiheyteen.
Massa vs. Paino
Ensinnäkin on tarpeen ymmärtää massan ja painon ero. Massa on mitta kuinka paljon esineitä on esineessä - tässä tapauksessa astronautti. Se on sama kuin läsnä olevien atomien määrä, ja se on sama riippumatta siitä, onko henkilö maapallolla vai avaruudessa. Paino puolestaan mittaa painovoiman vaikutusta kohteen massaan. Tämä tarkoittaa sitä, että painosi maapallolla on yhdistelmä siitä, kuinka paljon massaa on kehossasi ja kuinka kovaa maapallo vetää sinut alas kohti maata. Kuulla on vain noin kuudesosa Maan painovoimasta, joten astronautti painaa paljon vähemmän.
Tiheyden määrittäminen
Tiheys ja massa liittyvät toisiinsa. Tiheys on aineen määrä tilavuusyksikköä kohti. Esimerkiksi astronautin tilavuus voi olla 65 litraa ja massa 68 kiloa. Jos jaat hänen massansa tilavuuteensa, saavutat tiheyden 1,05 kilogrammaa litrassa. Ei niin sattumalta, tämä sattuu olemaan hyvin lähellä veden tiheyttä, joka on 1,00 kilogrammaa litrassa. Olet todennäköisesti kuullut, että ihmiset ovat yli puolet vedestä, joten on järkevää, että heillä on suunnilleen sama tiheys.
Lyhyt vastaus... Ei
Näiden käsitteiden avulla katsokaa, mitä tapahtuu astronautille, joka yrittää maasta kuuhun. Astronautin paino muuttuu maan painovoimasta kuun painovoimaan, mutta hänen massa pysyy samana. Avaruudessa on vähemmän ilmanpainetta, mutta astronautit eivät räjäytä kuin kuplat, kun ne lähtevät maapallon ilmakehästä, joten voit olettaa, että myöskään astronautin tilavuus ei todellakaan muutu. Jos massa ja tilavuus eivät muutu kuulla, voit päätellä, että astronautin tiheys olisi sama.
Mutta muutama varoitus
Tässä skenaariossa on pieni porsaanreikä, mutta sillä on enemmän tekemistä fysiologian kuin fysiikan kanssa. Ihmisten ei todellakaan ole tarkoitus olla avaruudessa, ja heillä on taipumus menettää luun tiheys, lihasmassa ja nesteet, jos he viettävät pitkään matalalla painovoimalla. Kun ihmiset esittävät näitä hypoteettisia kysymyksiä, he ajattelevat yleensä tilannetta, jossa astronautti kuljetetaan välittömästi paikasta toiseen, mutta tosielämässä se on pitkä matka. Joten astronautti olisi saattanut menettää pienen massan matkalla kuuhun ja olisi siten hieman vähemmän tiheä, kun hän olisi sinne päässyt.