Painottomuus on tila, jossa kappaleeseen ei vaikuta painovoiman lisäksi muita voimia, kuten tuki- tai jännitysvoimia. Kappale on siis vapaassa putoamisliikkeessä. Havaitsija tällöin kokee aistikokemuksien perusteella, että häneen ei vaikuta painovoimaa.

Usein painottomuuteen liitetään virheellinen käsitys siitä, että painovoima olisi nolla. Tämä ei kuitenkaan ole oikea selitys ilmiölle tai se ei ole edes mahdollinen fysikaalinen tila, sillä kappaleen gravitaatiokentän kantama on Newtonin painovoimalain ja Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian mukaan ääretön. Itse asiassa Maata kiertävällä radalla painovoiman suuruuden muutos ei ole edes merkittävä, ja tämä on myös edellytys GPS- ja muiden satelliittien toiminnalle ja rataliikkeelle.

Myös Maassa voidaan eri tavoin saada aikaan painottomuuden kaltainen tila. Tämä voidaan esimerkiksi saavuttaa lentokoneella, joka annetaan putoamaan korkealta ilmalennon aikana.

Painottomassa tilassa ihminen ei käytä yhtä paljon voimaa liikkumiseen ja esineiden siirtelyyn kuin Maan päällä. Maan painovoimaan tottuneella ihmisellä on sopeutumisvaikeuksia ja fyysisiä muutoksia, kun hän siirtyy painottomuuteen pitkäksi aikaa.

Koe

Painottomuuden kaltaisen tilan voi saada aikaan usealla tavalla:

• Lyhytaikainen painottomuus syntyy, kun kappale pudotetaan pystysuoraan kuiluun tai alas tornista. Tällöin ilmanvastus kuitenkin jarruttaa kiihtyvää putoamista. Painottomuuden ja sen vaikutusten tutkimiseen pudottaminen on tehoton keino, sillä vaikutus on lyhytaikainen, putoavan kohteen tutkiminen hankalaa, ja maahan törmäys saattaa hajottaa tutkittavan laitteen.
• Ilmakehän ulkopuolelle lähetetty kappale, kuten kiertoradalla kulkeva avaruusasema, saavuttaa painottomuuden, sillä vaikka se putoaa painovoiman vuoksi kohti Maata, sivuttaisnopeus vie sitä samalla eteenpäin. Painottomuuden saavuttaminen tällä tavoin on hyvin kallista, ja kokeen korjaukset ovat vaikeita, sillä korjauslaitteet on otettava mukaan.
• Veteen upotettaessa veden noste kompensoi osan painovoiman kiihdytyksestä tai kumoaa sen kokonaan. Tällaisessa kokeessa olosuhteet ovat kuitenkin epätavalliset, sillä kappaletta ympäröi neste eikä kaasu.
• Lentokoneella suoritettava painottomuuslento antaa suhteellisen halvalla lyhytaikaisesti lähes täydellisen painottomuuden tilan. Painottomuus saavutetaan vähentämällä moottorin kierroksia minimiin ja antamalla koneen pudota vapaasti, jolloin kaikki koneen sisällä olevat kappaleet ovat vapaapudotuksessa Maata kohti.

Sopeutuminen

Ihminen ei ole sopeutunut painottomuuteen, ja se aiheuttaa ihmisessä outoja tuntemuksia ja muutoksia. Lyhytaikainen painottomuus voi aiheuttaa huonon olon, kasvojen punoituksen tai turvotusta. Pitempi painottomuus aiheuttaa muun muassa lihaksiston ja luuston massan pienenemistä, pahoinvointia, unettomuutta, nesteiden kertymistä, masennusta tai pelkotiloja. Selkäranka voi pidentyä jopa viisi senttimetriä ja rintakehä laajenee. Kun avaruuden painottomuudessa oleskellut ihminen palaa Maahan, hänen on aluksi vaikea sopeutua Maan painovoimaan.

Lähteet

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Painottomuus Wikimedia Commonsissa

Auktoriteettitunnisteet: Kansalliset Japani