Подъём тяжестей в условиях лунной гравитации

[GEMMA]

Здравствуйте !

Давно интересует вопрос: действительно ли человеку доступны к подъёму, на лунной поверхности, 6-кратно бОльшие ( по массе ), в сравнении с земными, максимальные тяжести ?

Обследовал инет, никакой определённой информации не нашёл. Кто-то утверждает, что масса, доступного к подъёму, на Луне, предмета, уж естественно, шестикратно больше массы предмета, доступного к подъёму на Земле. Другие заверяют, что не всё так просто.

Вообще же, информации на эту тему до обидного мало.

Наткнулся на статью, в которой утверждается, что человек, на Луне, без сомнения, способен удерживать на себе шестикратно более массивные грузы, нежели на Земле. А вот поднимать такие же грузы с лунной поверхности - тут-то и вступает в действие инертная масса груза. И якобы, в условиях лунной гравитации, человеку доступны к подъёму лишь не так и намного более массивные тяжести, чем в силах он поднять на Земле.

Так вот, предположим, 100-килограммовый земной штангист переместился на лунную базу будущего. Вместе со своим - рекордной  для атлета массы - 200-килограммовым снарядом, а ещё и внушительным набором дополнительных дисков. На базе - искусственная атмосфера, столь  же искусственный климат, атлет в  штангистском трико. Помост, как земной, и так далее.

Оставаясь всё той же массы, спортсмен и штанга, в лунных условиях, теряют исключительно вес. Атлет "худеет" до чуть более 16-ти, а снаряд - примерно до 33-ёх,  килограммов.

Как будет выглядеть подъём атлетом привычной  ( 200-килограммовой массы )  штанги, если он применит к ней привычные максимальные земные усилия ? Не слишком ли избыточными окажутся эти усилия ?

Теперь к главному. Памятуя о том, что на Луне, вероятно, возможны к подъёму шестикратно более массивные тяжести, атлет снаряжает штангу  дополнительными многими дисками и доводит массу снаряда до 1 200 килограммов. И, сделав это, уступает теперь в массе снаряду не в 2, как в попытке с привычной 200-килограммовой массой снаряда, а в целых 12 раз. Лунный же вес атлета ( 16 кг ) так же двенадцатикратно уступает отныне лунному весу ( 200 кг ) громадной громоздкой штанги.

Вопрос: сможет ли спортсмен, вообще, поднять над головой такую массивную штангу ? Применяя максимальные усилия, которые он применял на Земле, поднимая 200-килограммовый, массой, снаряд ?

Если сможет, то как произведён будет этот подъём ? Масса снаряда 1 200 килограммов !  и возможно ли так же быстро, как на Земле, его поднимать ? Или же этому воспрепятствуют силы инерции ? И подъём возможен только какой-нибудь медленный ?

Можно привести в пример и не штангиста, а обычного человека. Поднимающего на Земле, предположим, 50-килограммовый, массой, мешок или ящик. Сможет ли этот же человек поднять на Луне 300-килограммовые, массой, мешок или ящик, для простоты - того же объёма ? Остальные вопросы - всё те же, что и в случае со штангистом.

Разделяю штангиста и просто обычного нетренированного человека только по технике подъёма тяжести вверх. А ещё и разной габаритности поднимаемых грузов. Ведь штангист, держась руками за гриф, перемещает центр тяжести штанги, вверх, максимально близко к телу. В отличие от обычного человека, который перемещает центр тяжести своего мешка или ящика, расположенный на приличном удалении от туловища.

Может, и это имеет значение ?
--------------------------------------------------
Какие будут ответы ?

[-Юрий-]

Я думаю, шестикратный вес штанги спортсмен вряд ли поднимет. Дело в том, что штангу, как и другой груз, надо поднимать не просто двигая её вверх, а с каким-то ускорением. Вот здесь-то и скажется масса груза. А вот просто приподнять от пола - может шестикратный вес.

[GEMMA]

Я думаю, шестикратный вес штанги спортсмен вряд ли поднимет. Дело в том, что штангу, как и другой груз, надо поднимать не просто двигая её вверх, а с каким-то ускорением. Вот здесь-то и скажется масса груза. А вот просто приподнять от пола - может шестикратный вес.

Так ведь и с пола приподнять, скорее всего, не получится так же быстро, как на Земле.  Масса покоя снаряда слишком уж велика. Шестикратно бОльшая той, которую атлет привык поднимать в земном спортзале.

[-Юрий-]

Так ведь и с пола приподнять, скорее всего, не получится так же быстро, как на Земле.

Я же писал: приподнять. Значит медленно. А штангу максимального веса спортсмену приходится поднимать высоко, используя определённую технику, в том числе и быстрый рывок. Вот здесь-то масса и скажется.

[Icon of Sin]

Давно интересует вопрос: действительно ли человеку доступны к подъёму, на лунной поверхности, 6-кратно бОльшие ( по массе ), в сравнении с земными, максимальные тяжести ?

Безусловно.

Ускорение если и имеет значение, то  только в плане уставания мышц. Действительно, на короткое время, допустим, бицепсом можно развить определенное усилие, достаточное, чтобы поднять гирю; но если ту же гирю тянуть медленно-медленно - минуту или две - можно и не дотянуть.
Можно прикинуть ускорение, скажем, при жиме лежа: подъем примерно на 50 см за 1 секунду => a = 2H/t^2 = 0.1 м/с^2. Это среднее, даже если максимальное ускорение больше раз в 5, все равно это незаметно в сравнении с ускорением свободного падения (9.8 м/c^2). На Луне пропорция будет несколько иная, но поднимая штангу в более медленном темпе можно это нивелировать.

[-Юрий-]

Ускорение если и имеет значение, то  только в плане уставания мышц. Действительно, на короткое время, допустим, бицепсом можно развить определенное усилие, достаточное, чтобы поднять гирю; но если ту же гирю тянуть медленно-медленно - минуту или две - можно и не дотянуть.
Можно прикинуть ускорение, скажем, при жиме лежа: подъем примерно на 50 см за 1 секунду => a = 2H/t^2 = 0.1 м/с^2. Это среднее, даже если максимальное ускорение больше раз в 5, все равно это незаметно в сравнении с ускорением свободного падения (9.8 м/c^2). На Луне пропорция будет несколько иная, но поднимая штангу в более медленном темпе можно это нивелировать.

Спасибо. Вы описали то, что мне было писать просто лень. Тем более с формулами.

[Грехов Михаил]

Смысл в том, что у совокупности тел на поверхности какого-либо тела (не важно, Земли, Луны, Марса) есть центр тяжести, положение которого меняется в зависимости от положения рук, ног, груза и тела. У это совокупности есть поверхность опоры  - это поверхность очерченная концами ступней ног (то есть спереди и пятками). Её тоже человек может менять - по-разному устанавливая ноги (расставить в стороны, вперед-назад и др). Так вот система устойчива, пока отвес, проведенный из центра тяжести проходит через эту опорную поверхность. Тогда астронавт может поднять груз, на сколько хватит его усилий.

По поводу инерции - да, инерционная масса остаётся. Но это всего-лишь значит, что такой-же силой можно разогнать груз точно так-же. И в целом поднятие груза что на Земле, что на Луне (но в 6-ро раз более тяжелого) будет наверное медленнее по динамике (то есть скорость заброса штанги наверх будет ниже). Но груз подниматься и поддаваться усилиям будет и эти усилия надо создавать на более длительном временном интервале.  Вроде бы так.

[Polnoch Ксю]

Лёша Юдин таскал бы на Луне в рюкзаке 24" добсон, если бы баллоны с кислородом были впереди Что бы не перевешивали Ну а с инерцией он бы как-нибудь справился бы!

(кликните для показа/скрытия)

массу прикинула исходя из того, что соотношение веса апертур зеркал примерно как соотношение кубов их апертур

Хочется на луну с чем-то таким, что сейчас и обсешен не делает )

[GEMMA]

Я же писал: приподнять. Значит медленно.

Хорошо, пусть так. Но приподнять насколько ? На пару сантиметров от пола, до уровня коленей атлета, до уровня паха ?

На штангу, оторванную атлетом от  лунной поверхности, начинают действовать 2 силы. Уже приобретённый разгон штанги будет усиливаться прикладыванием к ней непрерывных усилий спортсмена, а лунное притяжение будет стремиться "стаскивать" штангу вниз. Какая из этих сил переборет другую ?

Если же у атлета не получится поднимать снаряд резко, в секунды, одним непрерывным движением - может, тогда удастся ему всё ж таки поднять снаряд на выпрямленные кверху руки как-то "ступенчато" ? Закинуть сначала груз на колени, потом - на пояс, далее - на живот, потом - на грудь ? Всё время как бы подставляясь под штангу ?

Можно представить подъём и немного другим. Атлет доводит 1 200-килограммовую штангу до уровня паха, затем, пока ещё снаряд, имеет какую-то скорость вверх, быстро под него подсаживается, кладёт снаряд на грудь, и начинает вставать с грузом, используя мощные мышцы ног и спины.

Но ведь остаётся ещё и толчок штанги с груди ! Который может выглядеть и нетрадиционно. То есть, распрямив тело со штангой на груди, спортсмен упирается руками в гриф, имеющей какую-то  остаточную скорость,  штанги и постепенно выпрямляет руки со снарядом над своей головой.

Давно интересует вопрос: действительно ли человеку доступны к подъёму, на лунной поверхности, 6-кратно бОльшие ( по массе ), в сравнении с земными, максимальные тяжести ?

Безусловно.

Ускорение если и имеет значение, то  только в плане уставания мышц. Действительно, на короткое время, допустим, бицепсом можно развить определенное усилие, достаточное, чтобы поднять гирю; но если ту же гирю тянуть медленно-медленно - минуту или две - можно и не дотянуть.
Можно прикинуть ускорение, скажем, при жиме лежа: подъем примерно на 50 см за 1 секунду => a = 2H/t^2 = 0.1 м/с^2. Это среднее, даже если максимальное ускорение больше раз в 5, все равно это незаметно в сравнении с ускорением свободного падения (9.8 м/c^2). На Луне пропорция будет несколько иная, но поднимая штангу в более медленном темпе можно это нивелировать.

Вот только пока атлет поднимает 1 200-килограммовый снаряд медленно, он предоставляет немалое  время лунной ( пусть и небольшой ) гравитации "стаскивать" штангу вниз. На Земле, ускорение свободного падения больше, но спортсмен поднимает снаряд "нормальной" 200-килограммовой массы быстрым резким движением. Не давая времени земной тяжести отнимать сантиметры от уже достигнутого уровня подъёма штанги. Вот такой "парадокс".

[GEMMA]

Смысл в том, что у совокупности тел на поверхности какого-либо тела (не важно, Земли, Луны, Марса) есть центр тяжести, положение которого меняется в зависимости от положения рук, ног, груза и тела. У это совокупности есть поверхность опоры  - это поверхность очерченная концами ступней ног (то есть спереди и пятками). Её тоже человек может менять - по-разному устанавливая ноги (расставить в стороны, вперед-назад и др). Так вот система устойчива, пока отвес, проведенный из центра тяжести проходит через эту опорную поверхность. Тогда астронавт может поднять груз, на сколько хватит его усилий.

По поводу инерции - да, инерционная масса остаётся. Но это всего-лишь значит, что такой-же силой можно разогнать груз точно так-же. И в целом поднятие груза что на Земле, что на Луне (но в 6-ро раз более тяжелого) будет наверное медленнее по динамике (то есть скорость заброса штанги наверх будет ниже). Но груз подниматься и поддаваться усилиям будет и эти усилия надо создавать на более длительном временном интервале.  Вроде бы так.

Поспорил я с одним человеком. Ему кажется, что, на Луне, атлету были бы посильны к подъёму даже и более, чем шестикратные массы грузов, в сравнении с теми, что он поднимал на Земле. Якобы потому, что, вверх,  разогнанная, на Луне, масса, мало подверженная стаскивающему воздействию лунного притяжения вниз, способна подняться выше, чем на Земле.

Может ли быть такое ?

Год назад, я задавал здесь подобный вопрос про астероид Икар. На котором ускорение свободного падения в 25 000 раз слабее земного. То есть обычный человек, которому под силу земная  масса груза в 80 килограммов, мог бы поднимать на астероиде 2 000-тонные тяжести.

Но как поднимать ? Получается, ещё и намного медленнее, чем на Луне ?

[Polnoch Ксю]

Автор, Считали ли Вы в школе, в шестом классе, задачи на равноускоренное движение тел под действием 1,2,3, и так далее сил?
Помните суперпозиции векторов?
Ускорение (свободного падения) это вектор, вектор и сила тяжести. Такой же вектор и сила спортсмена.

Напоминаю, что это второй закон Ньютона. Вспомнили?

Складываете вектора сил, считаете ускорение.

[konstkir]

А Вам слабо? Может автор не знает как, потому и задает вопросы.
Мне, например, тоже непонятно, какую массу на Луне человек может просто держать на руках. Мышцы все время как пружины туда-суда и это с огромной инертной массой.

[Polnoch Ксю]

Если бы вместо человека был робот с определенной грузоподъемностью и батарейкой, то нужно было бы просто умножить на 6.05, на этом бы всё и закончилось, так как по второму закону ньютона, если сложить силы (притяжения и мышц, они разного знака), то ускорение будет положительным до того, как вес не превысит земной в 6,05 раз. Так как F=ma, прямая пропорциональность. Никаких степеней, корней, пр тут нет.

В случае же с человеком в первом приближении можно считать так же, а во втором нужно вспомнить, что длительная нагрузка для мышц часто тяжелее, чем разовая-пиковая. И спрашивать нужно людей-биологов, или медиков (специалистов по мышцам)

[Pluto]

Значение ускорения (инертной массы) преувеличено. Всем известно, что обычный человек легко может оттолкнуть от берега лодку с несколькими пассажирами в ней. Разумеется, поднять он ее не сможет.

[Polnoch Ксю]

Значение ускорения (инертной массы) преувеличено

Его вообще нет (этого значения) самое главное, что если сложить вектора сил, то получается положительное ускорение поднимаемого тела. При нулевом ускорении тело бы покоилось, или двигалось равномерно-поступательно. При положительном ускорении это всегда подъем тела (в этой системе координат, где ось направлена вверх).

Поэтому какая бы инерционная масса ни была, хоть килотонны, но если силы хватит, тело будет поднято.

Инерционная масса не может обнулить ускорение, и тем более сделать его отрицательным. Может только сделать его в несколько раз меньше, оставив положительным.

Единственная поправка может быть только на то, что человеку длительное время развивать силу тяжелее, чем пиково. Поэтому телу может быть сообщено мгновенное ускорение, оно поднимется на миллиметры, а потом не будет удержано, и упадёт с высоты в миллиметры (на каком-нибудь астероиде такое может быть для груза в тонны).

Автору просьба не обижаться, и полистать учебники физики на 7-ой класс: тогда многие подобные вопросы сами собой отпадут.

[Незван]

Единственная поправка может быть только на то, что человеку длительное время развивать силу тяжелее, чем пиково.

Не только это. Развиваемое человеком усилие изменяется
а) с течением времени (усталость)
б) по мере подъема груза изменяются плечи прилагаемых сил (человек - сложная рычажная конструкция)

Автору просьба не обижаться, и полистать учебники физики на 7-ой класс: тогда многие подобные вопросы сами собой отпадут.

Только для сферического космонавта в вакууме. Для корректного решения нужны физиологические параметры штангиста, коих там нет.
Вы же это и сказали в #12

[GEMMA]

Значение ускорения (инертной массы) преувеличено. Всем известно, что обычный человек легко может оттолкнуть от берега лодку с несколькими пассажирами в ней. Разумеется, поднять он ее не сможет.

Как может-то ? Упираясь в лодку приличными силами ? Так лодка же, частично, скрывется под водной поверхностью !  Будь она вся в воздухе, усилие бы потребовалось уже значительно меньшее ? А что же тогда в невесомости ? Предположим, прикреплённый ногами к МКС, космонавт толкнёт подобную лодку с людьми в космосе - получается, чтобы оттолкнуть от себя эту лодку,  человеку потребуется усилие лёгкого нажатия пальцем на лодку ? Неужели так ?

И кем, вообще,  преувеличено значение ускорения ( инертной массы ) ?

А Вам слабо? Может автор не знает как, потому и задает вопросы.
Мне, например, тоже непонятно, какую массу на Луне человек может просто держать на руках. Мышцы все время как пружины туда-суда и это с огромной инертной массой.

Знаю-не знаю, какая, собственно, разница. Я обратился к специалистам за помощью и мне интересны ответы. В нете же,  подобные вопросы освещены невнятно и вскользь. А ведь казалось бы - разве только меня подобные вопросы интересуют ?

Относительно же массы, которую просто можно держать на руках - хорошее добавление к поднятым мною влпросам. Оно и действительно - держать, на Луне, на руках, груз пусть и 200 килограммов лунного веса, но массой в 1 200 килограммов.....

Значение ускорения (инертной массы) преувеличено

Его вообще нет (этого значения) самое главное, что если сложить вектора сил, то получается положительное ускорение поднимаемого тела. При нулевом ускорении тело бы покоилось, или двигалось равномерно-поступательно. При положительном ускорении это всегда подъем тела (в этой системе координат, где ось направлена вверх).

Поэтому какая бы инерционная масса ни была, хоть килотонны, но если силы хватит, тело будет поднято.

Инерционная масса не может обнулить ускорение, и тем более сделать его отрицательным. Может только сделать его в несколько раз меньше, оставив положительным.

Единственная поправка может быть только на то, что человеку длительное время развивать силу тяжелее, чем пиково. Поэтому телу может быть сообщено мгновенное ускорение, оно поднимется на миллиметры, а потом не будет удержано, и упадёт с высоты в миллиметры (на каком-нибудь астероиде такое может быть для груза в тонны).

Автору просьба не обижаться, и полистать учебники физики на 7-ой класс: тогда многие подобные вопросы сами собой отпадут.

И не думаю обижаться. Тем более, что своими рассуждениями Вы только подтверждаете многие мои "подозрения".

Одно не понятно - а так ли уж легко, на Луне,  роботу с батарейкой покажется  поднимать огромную массу в 1 200 килограммов, в сравнении с,  равным ему по силам,  человеком ?

[Pluto]

Предположим, прикреплённый ногами к МКС, космонавт толкнёт подобную лодку с людьми в космосе - получается, чтобы оттолкнуть от себя эту лодку,  человеку потребуется усилие лёгкого нажатия пальцем на лодку ? Неужели так ?

Именно так.
Существуют же проекты космических кораблей с солнечным парусом (с полностью обоснованными расчетами), когда ничтожно малое световое давление может разгонять аппараты до очень больших скоростей и осуществлять межпланетные полеты.

P.S. Если нажимать пальцем на лодку с силой 10Н (что равно весу в один килограмм), а масса лодки 1тонна, то разогнать ее до скорости 1м/с можно за 100с (чуть меньше 2мин).

[GEMMA]

Предположим, прикреплённый ногами к МКС, космонавт толкнёт подобную лодку с людьми в космосе - получается, чтобы оттолкнуть от себя эту лодку,  человеку потребуется усилие лёгкого нажатия пальцем на лодку ? Неужели так ?

Именно так.
Существуют же проекты космических кораблей с солнечным парусом (с полностью обоснованными расчетами), когда ничтожно малое световое давление может разгонять аппараты до очень больших скоростей и осуществлять межпланетные полеты.

Если нажимать пальцем на лодку с силой 10Н (что равно весу одного килограмма), а масса лодки 1тонна, то разогнать ее до скорости 1м/с можно за 100с (чуть меньше 2мин).

Вот именно ! За 100 секунд ! А вот быстро-то - никак не получится. И аппараты космические ( проекты аппаратов, точнее ), которые Вы привели в пример, можно разогнать до приличных скоростей лишь за  долгое время. И только за счёт гигантской площади паруса.

Конечно, нажимая на лодку,  в космосе,  посильнее - человеку удастся сообщить ей приличную скорость.  Но уже свой корабль - космонавту куда труднее будет толкнуть. Например, закрепясь ногами на палубе корабля гораздо более массивного.

Применительно к моим вопросам - штангист на Луне, конечно, справится с 1 200-килограммовой массой, но медленнее, чем с 200-килограммовой массой, на Земле,  ведь так ? А на астероиде, обычный человек, с 2 000-тонной глыбой, и ещё того медленнее ? Или же нет ?

Человек, пусть и прикреплённый стопами ног к астероиду, разве сумел бы поднять 2 000-тонную массу так же скоро, как 80-килограммовую массу на Земле ? 

[Pluto]

И аппараты космические ( проекты аппаратов, точнее ), которые Вы привели в пример, можно разогнать до приличных скоростей лишь за крайне долгое время.

Вовсе нет, например расчеты по экспедиции на Марс, время полета оказывается вполне сравнимым с классическим полетом на химических двигателях. Весь фокус в том, что давление света действует непрерывно в течении всего полета.

Человек, пусть и прикреплённый стопами ног к астероиду, разве сумел бы поднять 2 000-тонную массу так же скоро, как 80-килограммовую массу на Земле ? 

Это действительно школьная задачка, посчитайте сами.