La începutul secolelor al XVII-lea și al XVIII-lea, locuia în Marea Britanie un om de știință, Isaac Newton, care se distingea prin mari puteri de observație. S-a întâmplat că priveliștea grădinii, unde merele cădeau din crengi pe pământ, l-au ajutat să descopere legea gravitației universale. Ce forță îl face pe făt să se miște din ce în ce mai repede la suprafața planetei, după ce legi are loc această mișcare? Să încercăm să răspundem la aceste întrebări.
Și dacă acești meri, așa cum a promis cândva propaganda sovietică, ar crește pe Marte, cum ar fi toamna aceea atunci? Accelerația căderii libere pe Marte, pe planeta noastră, pe alte corpuri ale sistemului solar… De ce depinde, ce valori atinge?
Accelerație în cădere liberă
Ce este remarcabil la celebrul Turn din Pisa? Înclinare, arhitectură? Da. Și este, de asemenea, convenabil să aruncați diverse obiecte din el, ceea ce a făcut faimosul explorator italian Galileo Galilei la începutul secolului al XVII-lea. Aruncând în jos tot felul de gadgeturi, a observat că mingea grea din primele momente ale căderii se mișcă încet, apoi viteza acesteia crește. Cercetătorul a fost interesat de legea matematică conform căreiaare loc schimbarea vitezei.
Măsurătorile făcute ulterior, inclusiv de către alți cercetători, au arătat că viteza corpului în cădere:
- pentru 1 secundă de cădere devine egal cu 9,8 m/s;
- în 2 secunde - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n secunde – n∙9,8 m/s.
Această valoare de 9,8 m/s∙s se numește „accelerare în cădere liberă”. Pe Marte (Planeta Roșie) sau pe altă planetă, accelerația este aceeași sau nu?
De ce este diferit pe Marte
Isaac Newton, care a spus lumii ce este gravitația universală, a fost capabil să formuleze legea accelerației căderii libere.
Cu progresele tehnologice care au ridicat acuratețea măsurătorilor de laborator la un nou nivel, oamenii de știință au putut confirma că accelerația gravitației pe planeta Pământ nu este o valoare atât de constantă. Deci, la poli este mai mare, la ecuator este mai puțin.
Răspunsul la această ghicitoare se află în ecuația de mai sus. Cert este că globul, strict vorbind, nu este chiar o sferă. Este un elipsoid, ușor turtit la poli. Distanța până la centrul planetei la poli este mai mică. Și cum diferă Marte ca masă și dimensiune față de glob… Accelerația căderii libere pe el va fi și ea diferită.
Folosind ecuația lui Newton și cunoștințele comune:
- masa planetei Marte − 6, 4171 1023 kg;
- diametru mediu − 3389500 m;
- constantă gravitațională − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Nu va fi dificil să găsiți accelerația căderii libere pe Marte.
g Marte=G∙M Marte / RMarte 2.
g Marte=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Pentru a verifica valoarea primită, puteți căuta în orice carte de referință. Coincide cu tabelul, ceea ce înseamnă că calculul a fost făcut corect.
Cum este legată accelerația datorată gravitației cu greutatea
Greutatea este forța cu care orice corp cu masă apasă pe suprafața planetei. Se măsoară în newtoni și este egal cu produsul dintre masă și accelerația căderii libere. Pe Marte și pe orice altă planetă, desigur, va fi diferit de pământ. Deci, pe Lună, gravitația este de șase ori mai mică decât pe suprafața planetei noastre. Acest lucru a creat chiar anumite dificultăți pentru astronauții care au aterizat pe un satelit natural. S-a dovedit a fi mai convenabil să te miști, imitând un cangur.
Deci, așa cum a fost calculat, accelerația de cădere liberă pe Marte este de 3,7 m/s2 sau 3,7 / 9,8=0,38 de Pământ.
Și asta înseamnă că greutatea oricărui obiect de pe suprafața Planetei Roșii va fi de numai 38% din greutatea aceluiași obiect de pe Pământ.
Cum și unde funcționează
Să călătorim mental prin Univers și să găsim accelerația căderii libere pe planete și alte corpuri spațiale. Astronauții NASA plănuiesc să aterizeze pe unul dintre asteroizi în următoarele decenii. Să luăm Vesta, cel mai mare asteroid din sistemul solar (Ceres era mai mare, dar a fost recent transferat în categoria planetelor pitice, „promovate în rang”).
g Vesta=0,22 m/s2.
Toate corpurile masive vor deveni de 45 de ori mai ușoare. Cu o gravitație atât de mică, orice lucru pe suprafață va deveni o problemă. O smucitură sau un s alt neglijent îl va arunca imediat pe astronautul la câteva zeci de metri în sus. Ce putem spune despre planurile de extracție a mineralelor pe asteroizi. Un excavator sau o instalație de foraj va trebui să fie literalmente legată de aceste roci spațiale.
Și acum ceal altă extremă. Imaginați-vă pe suprafața unei stele neutronice (un corp cu masa soarelui, având în același timp un diametru de aproximativ 15 km). Deci, dacă într-un mod de neînțeles astronautul nu moare din cauza radiației în afara scară a tuturor intervalelor posibile, atunci următoarea imagine va apărea în fața ochilor săi:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
O monedă cântărind 1 gram ar cântări 240 de mii de tone pe suprafața acestui obiect spațial unic.
