Ved overgangen til det 17. og 18. århundrede boede der i Storbritannien en videnskabsmand, Isaac Newton, som var kendetegnet ved store observationsevner. Det skete så, at udsigten til haven, hvor æbler faldt fra grene til jorden, hjalp ham med at opdage loven om universel gravitation. Hvilken kraft får fosteret til at bevæge sig hurtigere og hurtigere til planetens overflade, efter hvilke love sker denne bevægelse? Lad os prøve at besvare disse spørgsmål.
Og hvis disse æbletræer, som sovjetisk propaganda engang lovede, voksede på Mars, hvordan ville efteråret så være? Acceleration af frit fald på Mars, på vores planet, på andre legemer i solsystemet… Hvad afhænger det af, hvilke værdier når det?
Frifaldsacceleration
Hvad er bemærkelsesværdigt ved det berømte skæve tårn i Pisa? Tilt, arkitektur? Ja. Og det er også praktisk at smide forskellige genstande ned fra det, hvilket den berømte italienske opdagelsesrejsende Galileo Galilei gjorde i begyndelsen af det 17. århundrede. Han smed alle mulige dimser ned og bemærkede, at den tunge bold i de første øjeblikke af faldet bevæger sig langsomt, derefter øges dens hastighed. Forskeren var interesseret i den matematiske lov, ifølge hvilkenhastighedsændring forekommer.
Målinger foretaget senere, herunder af andre forskere, viste, at hastigheden af det faldende legeme:
- i 1 sekund af efteråret bliver lig med 9,8 m/s;
- på 2 sekunder - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n sekunder – n∙9,8 m/s.
Denne værdi på 9,8 m/s∙s kaldes "fritfaldsacceleration". På Mars (Røde Planet) eller en anden planet, er accelerationen den samme eller ej?
Hvorfor er det anderledes på Mars
Isaac Newton, der fort alte verden, hvad universel gravitation er, var i stand til at formulere loven om frit faldsacceleration.
Med fremskridt inden for teknologi, der har hævet nøjagtigheden af laboratoriemålinger til et nyt niveau, har videnskabsmænd været i stand til at bekræfte, at tyngdeaccelerationen på planeten Jorden ikke er så konstant en værdi. Så ved polerne er det større, ved ækvator er det mindre.
Svaret på denne gåde ligger i ovenstående ligning. Faktum er, at kloden strengt taget ikke er helt en kugle. Det er en ellipsoide, let fladtrykt ved polerne. Afstanden til planetens centrum ved polerne er mindre. Og hvordan Mars adskiller sig i masse og størrelse fra kloden… Accelerationen af frit fald på den vil også være anderledes.
Brug af Newtons ligning og almindelig viden:
- masse af planeten Mars − 6, 4171 1023 kg;
- gennemsnitlig diameter − 3389500 m;
- gravitationskonstant − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Det bliver ikke svært at finde accelerationen af frit fald på Mars.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
For at kontrollere den modtagne værdi kan du se i enhver opslagsbog. Det falder sammen med tabellen, hvilket betyder, at beregningen er foretaget korrekt.
Hvordan acceleration på grund af tyngdekraft er relateret til vægt
Vægt er den kraft, hvormed ethvert legeme med masse presser på planetens overflade. Det måles i newton og er lig med produktet af massen og accelerationen af frit fald. På Mars og enhver anden planet vil den selvfølgelig være anderledes end jorden. Så på Månen er tyngdekraften seks gange mindre end på vores planets overflade. Dette skabte endda visse vanskeligheder for astronauter, der landede på en naturlig satellit. Det viste sig at være mere bekvemt at bevæge sig rundt og efterligne en kænguru.
Så, som det blev beregnet, er frifaldsaccelerationen på Mars 3,7 m/s2 eller 3,7 / 9,8=0,38 af Jorden.
Og det betyder, at vægten af ethvert objekt på overfladen af den røde planet kun vil være 38 % af vægten af det samme objekt på Jorden.
Hvordan og hvor virker det
Lad os rejse ment alt gennem universet og finde accelerationen af frit fald på planeter og andre rumlegemer. NASA-astronauter planlægger at lande på en af asteroiderne inden for de næste årtier. Lad os tage Vesta, den største asteroide i solsystemet (Ceres var større, men den blev for nylig overført til kategorien dværgplaneter, "forfremmet i rang").
g Vesta=0,22 m/s2.
Alle massive kroppe bliver 45 gange lettere. Med så lille en tyngdekraft vil ethvert arbejde på overfladen blive et problem. Et skødesløst ryk eller hop vil straks kaste astronauten adskillige snese meter op. Hvad kan vi sige om planer for udvinding af mineraler på asteroider. En gravemaskine eller borerig skal bogstaveligt t alt bindes til disse rumsten.
Og nu den anden yderlighed. Forestil dig dig selv på overfladen af en neutronstjerne (et legeme med solens masse, mens det har en diameter på omkring 15 km). Så hvis astronauten på en uforståelig måde ikke dør af udstråling fra alle mulige områder, så vil følgende billede dukke op for øjnene af ham:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
En mønt, der vejer 1 gram, ville veje 240 tusinde tons på overfladen af dette unikke rumobjekt.
