På begynnelsen av 1600- og 1700-tallet bodde det i Storbritannia en vitenskapsmann, Isaac Newton, som var preget av store observasjonsevner. Det skjedde slik at utsikten over hagen, der epler f alt fra grener til bakken, hjalp ham med å oppdage loven om universell gravitasjon. Hvilken kraft får fosteret til å bevege seg raskere og raskere til overflaten av planeten, i henhold til hvilke lover skjer denne bevegelsen? La oss prøve å svare på disse spørsmålene.
Og hvis disse epletrærne, som sovjetisk propaganda en gang lovet, vokste på Mars, hvordan ville høsten vært da? Akselerasjon av fritt fall på Mars, på planeten vår, på andre kropper i solsystemet… Hva er det avhengig av, hvilke verdier når det?
Fritt fallakselerasjon
Hva er bemerkelsesverdig med det berømte skjeve tårnet i Pisa? Tilt, arkitektur? Ja. Og det er også praktisk å kaste ned forskjellige gjenstander fra den, som var det den berømte italienske oppdageren Galileo Galilei gjorde på begynnelsen av 1600-tallet. Han kastet ned alle slags dingser og la merke til at den tunge ballen i de første øyeblikkene av fallet beveger seg sakte, deretter øker hastigheten. Forskeren var interessert i den matematiske loven somhastighetsendring skjer.
Målinger gjort senere, blant annet av andre forskere, viste at hastigheten til det fallende legemet:
- for 1 sekund av høsten blir lik 9,8 m/s;
- på 2 sekunder - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n sekunder – n∙9,8 m/s.
Denne verdien på 9,8 m/s∙s kalles "fritt fallakselerasjon". På Mars (Red Planet) eller en annen planet, er akselerasjonen den samme eller ikke?
Hvorfor er det annerledes på Mars
Isaac Newton, som fort alte verden hva universell gravitasjon er, var i stand til å formulere loven om akselerasjon av fritt fall.
Med fremskritt innen teknologi som har hevet nøyaktigheten av laboratoriemålinger til et nytt nivå, har forskere vært i stand til å bekrefte at tyngdeakselerasjonen på planeten Jorden ikke er en så konstant verdi. Så, ved polene er det større, ved ekvator er det mindre.
Svaret på denne gåten ligger i ligningen ovenfor. Faktum er at kloden strengt tatt ikke er helt en sfære. Det er en ellipsoide, lett flatet ved polene. Avstanden til planetens sentrum ved polene er mindre. Og hvordan Mars skiller seg i masse og størrelse fra kloden… Akselerasjonen av fritt fall på den vil også være annerledes.
Bruk av Newtons ligning og allmennkunnskap:
- massen til planeten Mars − 6, 4171 1023 kg;
- gjennomsnittlig diameter − 3389500 m;
- gravitasjonskonstant − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Det vil ikke være vanskelig å finne akselerasjonen av fritt fall på Mars.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
For å sjekke den mottatte verdien, kan du se i en hvilken som helst oppslagsbok. Det er sammenfallende med tabellen, noe som betyr at beregningen ble gjort riktig.
Hvordan akselerasjon på grunn av tyngdekraft er relatert til vekt
Vekt er kraften som ethvert legeme med masse presser på planetens overflate. Det måles i newton og er lik produktet av massen og akselerasjonen av fritt fall. På Mars og hvilken som helst annen planet vil den selvfølgelig være annerledes enn jorden. Så på månen er tyngdekraften seks ganger mindre enn på overflaten av planeten vår. Dette skapte til og med visse vanskeligheter for astronauter som landet på en naturlig satellitt. Det viste seg å være mer praktisk å bevege seg rundt og etterligne en kenguru.
Så, slik det ble beregnet, er akselerasjonen for fritt fall på Mars 3,7 m/s2, eller 3,7 / 9,8=0,38 av jorden.
Og dette betyr at vekten av et objekt på overflaten av den røde planeten bare vil være 38 % av vekten til det samme objektet på jorden.
Hvordan og hvor det fungerer
La oss reise ment alt gjennom universet og finne akselerasjonen av fritt fall på planeter og andre romkropper. NASA-astronauter planlegger å lande på en av asteroidene i løpet av de neste tiårene. La oss ta Vesta, den største asteroiden i solsystemet (Ceres var større, men den ble nylig overført til kategorien dvergplaneter, «forfremmet i rang»).
g Vesta=0,22 m/s2.
Alle massive kropper vil bli 45 ganger lettere. Med en så liten gravitasjon vil alt arbeid på overflaten bli et problem. Et uforsiktig rykk eller hopp vil umiddelbart kaste astronauten flere titalls meter opp. Hva kan vi si om planer for utvinning av mineraler på asteroider. En gravemaskin eller borerigg må bokstavelig t alt bindes til disse romsteinene.
Og nå den andre ytterligheten. Se for deg selv på overflaten av en nøytronstjerne (en kropp med massen til solen, mens den har en diameter på omtrent 15 km). Så hvis astronauten på en uforståelig måte ikke dør av stråling som ikke er skala fra alle mulige områder, vil følgende bilde vises foran øynene hans:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
En mynt som veier 1 gram ville veie 240 tusen tonn på overflaten av dette unike romobjektet.
