Informacijski projekt
Gravitacija na drugim planetima
Sva živa bića na zemlji osjećaju njegovu privlačnost. Biljke također "osjećaju" djelovanje i smjer gravitacije, zbog čega glavni korijen uvijek raste prema dolje, prema središtu zemlje, a stabljika uvijek raste prema gore.
Zemlja i svi drugi planeti koji se kreću oko Sunca se privlače sebi i međusobno. Ne samo da Zemlja privlači tijela k sebi, nego i ta tijela k sebi privlače Zemlju. One privlače jedna drugu i sva tijela na Zemlji. Na primjer, privlačnost s Mjeseca uzrokuje oseke i tokove vode na Zemlji, čije se ogromne mase dižu u oceanima i morima dva puta dnevno do visine od nekoliko metara. One privlače jedna drugu i sva tijela na Zemlji. Stoga se MEĐUSOBNO PRIVLAČENJE SVIH TIJELA U SVEMIRU NAZIVA UNIVERZALNA GRAVITACIJA.
Kako odrediti gravitaciju? O čemu ovisi njegovo značenje?
Iz udžbenika fizike za 7. razred učimo da je za određivanje sile teže koja djeluje na tijelo bilo koje mase potrebno ubrzanje sile teže pomnožiti s masom tog tijela.
,
gdje je m masa tijela, g akceleracija slobodnog pada.
Formula pokazuje da vrijednost gravitacije raste s povećanjem tjelesne težine. Također je jasno da sila teže ovisi i o veličini ubrzanja gravitacije. To znači da možemo zaključiti: za tijelo stalne mase vrijednost sile teže se mijenja s promjenom ubrzanja gravitacije.
Dakle, dok još nismo napustili Zemlju, napravimo sljedeći eksperiment: mentalno se spustimo na jedan od zemljinih polova, a zatim zamislimo da smo dospjeli na ekvator. Pitam se je li nam se težina promijenila?
Poznato je da je težina svakog tijela određena privlačnom silom (gravitacijom). Direktno je proporcionalna masi planeta i obrnuto proporcionalna kvadratu njegovog radijusa (o tome smo prvi put saznali iz školski udžbenik fizika). Posljedično, ako bi naša Zemlja bila strogo sferična, tada bi težina svakog objekta koji se kreće po njezinoj površini ostala nepromijenjena.
Ali Zemlja nije lopta. Spljoštena je na polovima i izdužena duž ekvatora.
duži od polarnog za 21 km. Ispada da sila gravitacije djeluje na ekvator kao izdaleka. Zato težina istog tijela na različitim mjestima na Zemlji nije ista. Predmeti bi trebali biti najteži na Zemljinim polovima, a najlakši na ekvatoru. Ovdje postaju 1/190 lakši od svoje težine na polovima. Naravno, ova promjena težine može se otkriti samo pomoću opružne vage. Lagano smanjenje težine tijela na ekvatoru također se događa zbog centrifugalne sile koja proizlazi iz rotacije Zemlje. Dakle, težina odrasle osobe koja stiže s visokih polarnih širina na ekvator smanjit će se za ukupno oko 5 N.
Sada je prikladno pitati: kako će se promijeniti težina osobe koja putuje kroz planete Sunčevog sustava?
Koji planeti čine Sunčev sustav?
Po čemu se razlikuju?
Naš solarni sustav samo je mali dio galaksije Mliječni put, koji sadrži preko 100 milijardi zvijezda. Najveći dio naše "kozmičke kuće" pada na Sunce - oko 99,8%. Planeti su primili 0,13% materije, a preostala tijela sustava 0,0003% mase.
Znanstvenici već dugo dijele planete u dvije skupine. Prvi su zemaljski planeti: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, au novije vrijeme i Pluton. Karakteriziraju ih relativno male veličine, mali broj satelita i čvrsto stanje. Ostali su Jupiter, Saturn, Uran, Neptun - divovski planeti koji se sastoje od plina vodika i helija. Svi se oni kreću oko Sunca u eliptičnim orbitama, odstupajući od zadane putanje ako susjedni planet prolazi u blizini.
Gravitacija na raznim planetima Sunčevog sustava.
Naš "prvi svemirska stanica" - Mars. Koliko će osoba biti teška na Marsu? Nije teško napraviti takav izračun. Da biste to učinili, morate znati masu i radijus Marsa.
Kao što je poznato, masa "crvenog planeta" je 9,31 puta manja od mase Zemlje, a radijus je 1,88 puta manji od polumjera globus. Dakle, zbog djelovanja prvog faktora gravitacija na površini Marsa trebala bi biti 9,31 puta manja, a zbog drugog 3,53 puta veća od naše (1,88 * 1,88 = 3,53 ). U konačnici, tamo čini nešto više od 1/3 Zemljine gravitacije (3,53 : 9,31 = 0,38). Na isti način možete odrediti gravitacijski stres na bilo kojem nebeskom tijelu.
Sada se složimo da na Zemlji astronaut-putnik teži točno 70 kg. Zatim za druge planete dobivamo sljedeće vrijednosti težine (planete su raspoređene u rastućem redoslijedu težine):
Pluton - 45 N
Merkur - 265 N
Mars - 265 N
Saturn -627 N
Venera - 634 N
Zemlja - 700 N
Neptun - 796 N
Jupiter – 1612 N
Kao što vidimo, Zemlja zauzima srednji položaj između divovskih planeta u smislu gravitacije. Na dva od njih - Saturnu i Uranu - sila gravitacije je nešto manja nego na Zemlji, a na druga dva - Jupiteru i Neptunu - veća. Istina, za Jupiter i Saturn težina je dana uzimajući u obzir djelovanje centrifugalne sile (brzo rotiraju). Potonji smanjuje tjelesnu težinu na ekvatoru za nekoliko postotaka.
Treba napomenuti da su za divovske planete vrijednosti težine dane na razini gornjeg sloja oblaka, a ne na razini čvrste površine, kao za planete slične Zemlji (Merkur, Venera, Zemlja, Mars). ) i Pluton.
Na površini Venere, osoba će biti gotovo 10% lakša nego na Zemlji. Ali na Merkuru i Marsu smanjenje težine će se dogoditi za 2,6 puta. Što se Plutona tiče, čovjek na njemu će biti 2,5 puta lakši nego na Mjesecu, odnosno 15,5 puta lakši nego u zemaljskim uvjetima.
Ali na Suncu je gravitacija (privlačnost) 28 puta jača nego na Zemlji. Ljudsko bi tijelo tamo težilo 20 000 N i trenutno bi bilo smrvljeno vlastitom težinom. Međutim, prije nego što stigne do Sunca, sve bi se pretvorilo u vrući plin. Sićušna nebeska tijela kao što su Marsovi mjeseci i asteroidi druga su stvar. U mnogima od njih lako možete podsjećati na... vrapca.
Prvi i najveći asteroid Ceres otkriven je 1801. Radijus mu je oko 500 km, a masa približno 1,2 1021 kg (tj. 5000 puta manja od Zemljine). Lako je izračunati da je ubrzanje gravitacije na Ceresu približno 32 puta manje nego na Zemlji! Težina bilo kojeg tijela ispada da je jednak broj puta manja. Stoga je astronaut koji se našao na Ceresu mogao podići teret težak 1,5 tonu.
Međutim, nitko još nije bio na Ceresu. Ali ljudi su već bili na Mjesecu. Prvi put se to dogodilo u ljeto 1969. godine, kada je svemirska letjelica Apollo 11 isporučen našem prirodni satelit tri američka astronauta: N. Armstrong, E. Aldrin i M. Collins. “Naravno,” Armstrong je kasnije rekao, “u uvjetima lunarne gravitacije želite skočiti uvis... Najveća visina skok je iznosio dva metra - Aldrin je skočio na treću stepenicu lunarne kabine. Nije bilo padova neugodne posljedice. Brzina je toliko mala da nema razloga za strah od ozljeda.” Ubrzanje slobodnog pada na Mjesecu je 6 puta manje nego na Zemlji. Stoga, kada skače prema gore, osoba se diže na visinu 6 puta veću nego na Zemlji. Preskočiti 2 metra na Mjesecu, kao što je Aldrin učinio, zahtijeva istu silu kao na Zemlji kada preskoči 33 cm.
Posve je jasno da osoba može putovati na druge planete samo u posebnom zatvorenom svemirskom odijelu opremljenom uređajima za održavanje života. Težina svemirskog odijela američkih astronauta u kojem su izašli na površinu Mjeseca približno je jednaka težini odrasle osobe. Stoga se vrijednosti koje smo dali za težinu svemirskog putnika na drugim planetima moraju barem udvostručiti. Tek tada ćemo dobiti vrijednosti težine bliske stvarnim.
Zaključak:
Ako moramo putovati oko planeta u svemiru Sunčev sustav, onda moramo biti spremni na činjenicu da će se naša težina promijeniti. Ova se promjena može jasno vidjeti na dijagramu:
Popis korištene literature:
1. . Fizika 7. razred.
i Internet resursi:
2. http://www. *****/
3. http://www. *****/astronomija/48.html
4. http://www. edu. *****/russian/projects/socnav/prep/phis001/kin/kin5.html
5. http://ru. wikipedija. org/wiki/%D3%F1%EA%EE%F0%E5%ED%E8%E5_%F1%E2%EE%E1%EE%E4%ED%EE%E3%EE_%EF%E0%E4%E5 %ED%E8%FF
« Fizika - 10. razred"
Koja je razlika između gravitacije i gravitacijske sile?
Što utječe na vrijednost gravitacije?
Sila gravitacije nastaje kao rezultat interakcije tijela sa Zemljom, uzimajući u obzir dnevnu rotaciju Zemlje.
Objasnimo kako dnevna rotacija Zemlje utječe na vrijednost gravitacije. Kao što znamo, Zemlja se okreće oko vlastite osi s periodom od 24 sata. Posljedično, referentni okvir pridružen Zemlji je neinercijalan, a tijelo koje se nalazi na Zemlji nalazi se u neinercijalnom referentnom okviru (slika 3.4). Zbog toga na tijelo, osim sile gravitacije, djeluje i centrifugalna sila tromost, jednaka rto2g i usmjerena iz središta kružnice po kojoj se tijelo okreće Rezultanta ovih dviju sila bit će sila teže, jednaka vuče = m = vuče + m cc.
Ubrzanje slobodnog pada nije usmjereno radijalno prema središtu Zemlje, već je usmjereno, kao što vidimo, pod kutom prema ovom polumjeru. Centripetalna akceleracija ovisi o polumjeru kruga po kojem se tijelo giba, dakle sila teže i ubrzanje gravitacije ovise o geografskoj širini područja. Na polu je akceleracija slobodnog pada najveća i jednaka 9,83 m/s 2 , a na ekvatoru najmanja i jednaka 9,78 m/s 2 .
Razmotrimo gibanje tijela u odnosu na inercijalni referentni sustav, na primjer sustav povezan sa zvijezdama (slika 3.5).
Napišimo, prema drugom Newtonovom zakonu, jednadžbu gibanja tijela m cs = potisak + , gdje je normalna sila pritiska. U mirovanju je sila teže jednaka sili normalnog tlaka i usmjerena je u suprotnom smjeru, cord = -, slijedi da je vučna sila = vučna sila + m cs. Sila teže ovisi i o visini tijela iznad razine mora.
Jer po zakonu univerzalna gravitacija 
tada nakon transformacija možemo dobiti da je sila teže koja djeluje na tijelo koje se nalazi na udaljenosti h iznad Zemljine površine jednaka
Pomoću tablice vrijednosti masa i polumjera planeta Sunčevog sustava procijenite na kojem se planetu sila gravitacije najviše razlikuje od sile gravitacije koja djeluje na tijelo na Zemlji. U ovom slučaju, razmotrite tijelo koje se nalazi na polu kako biste isključili utjecaj rotacije planeta na vrijednost gravitacije.
Na Mjesecu i drugim planetima gravitacija se razlikuje od gravitacije na Zemlji jer se sila gravitacije mijenja. Sila gravitacije, kao što smo vidjeli, određena je masom planeta i njegovim radijusom. Masa i polumjer Mjeseca manji su od mase i polumjera Zemlje, pa je sila teže na Mjesecu znatno manja. Dakle, na tijelo mase 1 kg na Mjesecu djeluje gravitacijska sila od 1,7 N.
Izračunajmo silu gravitaciju koja djeluje na tijelo mase 1 kg koje se nalazi na površini Venere, a zanemarimo utjecaj rotacije Venere oko vlastite osi. To je moguće jer je period rotacije Venere oko vlastite osi gotovo 10 puta duži od sličnog perioda rotacije Zemlje. Masa Venere je M B = 0,82 M 3 , polumjer R B = 0,95 R 3 .
Sukladno tome, ubrzanje sile teže na Veneri je jednako g B = 0,91 g 3 ≈ 8,9 m/s 2 .
Dakle, ubrzanje slobodnog pada na Veneri se bitno ne razlikuje od ubrzanja slobodnog pada na Zemlji.
Ako uzmemo u obzir druge planete, na primjer Mars, tada se sila gravitacije na Marsu već znatno razlikuje od sile gravitacije koja djeluje na isto tijelo na Zemlji. Polumjer Marsa je 0,53 polumjera Zemlje, a masa 0,11
Stoga,
Dakle, ubrzanje gravitacije na Marsu iznosi približno 3,8 m/s 2 .
Izvor: “Fizika - 10. razred”, 2014., udžbenik Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky
Dinamika - Fizika, udžbenik za 10. razred - Cool fizika
>>Fizika: Gravitacija na drugim planetima
Prije izuma teleskopa bilo je poznato samo sedam planeta: Merkur, Venera, Mars, Jupiter, Saturn, Zemlja i Mjesec. Mnogima je njihov broj odgovarao. Stoga, kada je Galileova knjiga "Zvjezdani glasnik" objavljena 1610., u kojoj je on izvijestio da je uz pomoć svog "spojka" uspio otkriti još četiri nebeska tijela i, “nitko nije vidio od postanka svijeta do danas” (jupiterovi sateliti), onda je to izazvalo senzaciju. Galileijeve pristaše radovale su se novim otkrićima, dok su njegovi protivnici znanstveniku objavili nepomirljivi rat.
Godinu dana kasnije, u Veneciji je objavljena knjiga “Razmišljanja o astronomiji, optici i fizici” u kojoj je autor tvrdio da je Galileo bio u zabludi i da broj planeta mora nužno biti sedam, jer, prvo, u Stari zavjet spominje se sedmerokraki svijećnjak (što znači sedam planeta), drugo, postoji samo sedam rupa u glavi, treće, postoji samo sedam metala i, četvrto, „sateliti nisu vidljivi golim okom, pa stoga ne mogu utjecaj na Zemlju, dakle, nisu potrebni, pa stoga i ne postoje.”
Međutim, takvi argumenti nisu mogli zaustaviti razvoj znanosti, a sada znamo sigurno da Jupiterovi sateliti postoje i da broj planeta uopće nije sedam. Devet se okreće oko sunca glavni planeti(Merkur, Venera, Zemlja, Mars, Jupiter, Saturn, Uran, Neptun i Pluton, od kojih samo prva dva nemaju satelite) i preko tri tisuće malih planeta tzv. asteroidi.
Sateliti kruže oko svojih planeta pod utjecajem njihovog gravitacijskog polja. Sila gravitacije na površini svakog planeta može se pronaći pomoću formule F t= mg, Gdje g=GM/R2- ubrzanje slobodnog pada na planetu. Zamjena mase u posljednju formulu M i radijus R različitih planeta, možete izračunati čemu je jednako ubrzanje slobodnog pada g na svakom od njih. Rezultati ovih izračuna (u obliku omjera ubrzanja gravitacije na određenom planetu i ubrzanja gravitacije na Zemljinoj površini) dati su u tablici 7.
Tablica 7
Iz ove tablice se vidi da je najveće ubrzanje gravitacije, a time i najveća sila teže na Jupiteru. To je najveći planet u Sunčevom sustavu; polumjer joj je 11 puta, a masa 318 puta veća od Zemljine. Privlačenje je najslabije na dalekom Plutonu. Ovaj planet manji je od Mjeseca: radijus mu je samo 1150 km, a masa mu je 500 puta manja od Zemljine!
Mali planeti Sunčevog sustava imaju još manju masu. 98% ovih nebeskih tijela kruži oko Sunca između orbita Marsa i Jupitera tvoreći tzv. asteroidni pojas. Prvi i najveći asteroid Ceres otkriven je 1801. Radijus mu je oko 500 km, a masa približno 1,2 1021 kg (tj. 5000 puta manja od Zemljine). Lako je izračunati da je ubrzanje gravitacije na Ceresu približno 32 puta manje nego na Zemlji! Težina bilo kojeg tijela ispada da je jednak broj puta manja. Prema tome, astronaut koji se našao na Ceresu mogao je podići teret težak 1,5 tona (sl. 110).
Međutim, nitko još nije bio na Ceresu. Ali ljudi su već bili na Mjesecu. Prvi put se to dogodilo u ljeto 1969. godine kada je letjelica Apollo 11 na naš prirodni satelit dopremila tri američka astronauta: N. Armstronga, E. Aldrina i M. Collinsa. “Naravno,” Armstrong je kasnije rekao, “u uvjetima lunarne gravitacije želite skočiti uvis... Najveća visina skoka bila je dva metra - Aldrin je skočio na treću stepenicu lunarne kabine. Padovi nisu imali neugodnih posljedica. Brzina je toliko mala da nema razloga za strah od ozljeda.”
Ubrzanje slobodnog pada na Mjesecu je 6 puta manje nego na Zemlji. Stoga, kada skače prema gore, osoba se diže na visinu 6 puta veću nego na Zemlji. Preskočiti 2 metra na Mjesecu, kao što je Aldrin učinio, zahtijeva istu silu kao na Zemlji kada preskoči 33 cm.
Prvi astronauti bili su na Mjesecu 21 sat i 36 minuta. Dana 21. srpnja lansirali su s Mjeseca, a 24. srpnja Apollo 11 srušio se na Tihi ocean. Ljudi su napustili Mjesec, ali pet medalja sa slikama pet mrtvih astronauta. To su Yu. A. Gagarin, V. M. Komarov, V. Grissom, E. White i R. Chaffee.
???
1. Navedite sve glavni planeti koji su dio Sunčevog sustava.
2. Kako se zovu najveći i najmanji od njih?
3. Koliko puta težina osobe na Jupiteru premašuje težinu iste osobe na Zemlji?
4. Koliko je puta gravitacija na Marsu manja nego na Zemlji?
5. Što znaš o Cereri?
6. Zašto su astronauti na Mjesecu više hodali skačući nego normalno hodajući?
Ako imate ispravke ili prijedloge za ovu lekciju,
Jupiter
Masa ovog plinovitog diva premašuje masu naše stare Zemlje za više od 300 puta, štoviše, dvostruko je veća od mase svih planeta Sunčevog sustava zajedno! Zamislite samo kakva je to ogromna masa. I sva se ta masa sastoji uglavnom od vodika i helija. Ova dva plina čine osnovu gornjih slojeva. Znanstvenici sugeriraju da se jezgra planeta još uvijek sastoji od težih elemenata. Ali nitko ne zna sa sigurnošću. Oko Jupitera kruže najmanje 63 mjeseca. Četiri najveća od njih prvi je otkrio Galileo Galilei 1610. Njemu u čast kasnije su nazvani "Galilejski". Nije li zanimljivo, ali postaje bolje! Prije 15-ak godina u astrofizici se ukorijenila teorija da ovaj div ima najzanimljivija nekretnina. Ispostavilo se da ovaj planet, odnosno Jupiter, donosi, moglo bi se reći, vital važna funkcija. Zbog svoje ogromne mase i brze rotacije, ovaj div ima povećanu gravitacijsku silu. Za usporedbu možemo uzeti našu gravitaciju na koju smo svi navikli. Na zemlji je koeficijent gravitacije 10 N/kg. Na Jupiteru je isti koeficijent 24 N/kg. Grubo govoreći, kada biste se odjednom našli na Jupiteru, težili biste oko 2,5 puta više. Na temelju gore navedenih podataka, logično je pretpostaviti da će svi svemirski objekti koji lete blizu Jupitera promijeniti svoju putanju, sve do potpune promjene kursa i pasti na površinu plinovitog diva.
Jupiter planet snaga prostor
U prilog ovoj teoriji može se navesti činjenica da jedan od Jupiterovih satelita, Ganimed, ima promjer veći od promjera planeta Sunčevog sustava, Merkura. S obzirom na to da na Ganimed djeluje i gravitacija naše zvijezde, odnosno Sunca, on ne pada na Jupiter, ali se od njega ne odvaja. Ganimed se kreće oko Jupitera u cirkumplanetarnoj orbiti koju stvaraju dvije sile: gravitacija Jupitera i gravitacija Sunca. Toliku snagu ima ovaj div, a kamoli asteroidi čija je masa puno manja od mase Ganimeda. Ako uzmemo u obzir dijagram izgradnje planeta, ispada da je naša Zemlja bliža Suncu. Slijedi Mars, a nakon njega Jupiter. I iza Jupitera postoji vrlo zanimljiv planet a zove se, kao što vjerojatno već pretpostavljate, Saturn. Možemo puno pričati o Saturnu, ali danas nas zanima samo jedna točka. Saturn je okružen pojasom meteorita. Dakle, slijedeći istu logiku, možemo pretpostaviti da s vremena na vrijeme neki meteoriti mogu ispasti iz ovog pojasa. Ovdje Jupiter stupa na scenu. Već smo rekli da Jupiter ima vrlo jako gravitacijsko polje. Dakle, meteorit, koji izađe iz pojasa i prođe u neposrednoj blizini Jupitera, poštujući zakone svemira, pod utjecajem Jupiterove gravitacije, neizbježno mijenja svoj kurs. I, na kraju, ne leti prema Suncu, već prema površini Jupitera. Da nije bilo Jupitera, vrlo je vjerojatno da bi se putanja meteorita mogla presijecati s putanjom naše Zemlje. A onda tko zna kakve bi katastrofe ti sudari mogli donijeti. Također treba napomenuti da Saturn nije jedini dobavljač meteorita. Ali svi meteoriti čija se putanja podudara s putanjom Jupitera više neće predstavljati prijetnju planetima koji se nalaze bliže suncu, uključujući našu Zemlju. A osim meteorita, postoje i druga nebeska tijela koja mogu predstavljati prijetnju u slučaju sudara. Vjerojatno ste pogodili na što mislim - ovo su kometi. Kometi ulaze u naš Sunčev sustav uglavnom iz Orthovog oblaka, koji je vanjska regija unutar koje kometi rotiraju u vrlo velike količine. Dakle, neki astrofizičari sugeriraju da je Jupiter sposoban "odbaciti" kozmička tijela koja stižu u naš sustav iz Oortova oblaka.
Nedavno je skupina znanstvenika izradila niz računalnih modela našeg sunčevog sustava. U tim se modelima naš sustav razvio u različitim konstrukcijskim opcijama. U nekima je Jupiter u potpunosti uklonjen iz Sunčeva sustava. U drugim slučajevima njegova je masa smanjena. Dakle, studije su pokazale da ako Jupiter uopće ne postoji, onda je vjerojatnost da se naša Zemlja sudari s njim Kozmičko tijelo bila bi smanjena za 30%. No, ovdje treba reći da utjecaj na asteroidni pojas, moglo bi se reći najveći pojas koji se nalazi između Jupitera i Marsa, nije do kraja proučen. Stoga rezultat možda neće biti točan. Ali studija u kojoj je masa Jupitera smanjena četiri puta u odnosu na njegovu stvarnu masu dovela je do nevjerojatnih rezultata. Kao rezultat toga, otkriveno je da je vjerojatnost asteroidnog bombardiranja Zemlje bila 500% veća nego u slučaju kada je planet Jupiter uopće bio odsutan. Na temelju svega navedenog, može se pretpostaviti da plinski div još uvijek ima značajna vrijednost zaštititi našu Zemlju od napada iz svemira.
Ljudi su sanjali o putovanju do zvijezda od davnina, počevši od vremena kada su prvi astronomi promatrali druge planete našeg sustava i njihove satelite kroz primitivne teleskope. Od tada su prošla mnoga stoljeća, ali nažalost, međuplanetarni letovi, a posebno letovi na druge zvijezde, još uvijek su nemogući. A jedini izvanzemaljski objekt koji su istraživači posjetili je Mjesec.
Znamo to Gravitacija je sila kojom Zemlja privlači različita tijela.
Sila gravitacije uvijek je usmjerena prema središtu planeta. Sila teže daje tijelu akceleraciju koja se naziva akceleracija gravitacije i brojčano je jednaka 9,8 m/s 2. To znači da svako tijelo, bez obzira na masu, u slobodnom padu (bez otpora zraka) mijenja svoju brzinu za svaku sekundu pada za 9,8 m/s.
Pomoću formule pronaći ubrzanje gravitacije
Masa planeta M i njihov radijus R poznati su zahvaljujući astronomskim promatranjima i složenim proračunima.
a G je gravitacijska konstanta (6,6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1).
Primijenimo li ovu formulu za izračun gravitacijske akceleracije na površini Zemlje (masa M = 5,9736 1024 kg, polumjer R = 6,371 106 m), dobivamo g=6,6742 * 10 *5,9736 / 6,371*6,371 = 9,822 m/s 2
Standardna (“normalna”) vrijednost usvojena pri konstruiranju sustava jedinica je g = 9,80665 m/s 2 , au tehničkim proračunima obično se uzima g = 9,81 m/s 2 .
Standardna vrijednost g je definiran kao "prosječno" u nekom smislu ubrzanje gravitacije na Zemlji, približno jednako ubrzanju gravitacije na geografskoj širini 45,5° na razini mora.
Zbog gravitacije prema Zemlji voda teče rijekama. Čovjek skače i pada na Zemlju jer ga Zemlja privlači. Zemlja sebi privlači sva tijela: Mjesec, vodu mora i oceana, kuće, satelite itd. Zahvaljujući sili gravitacije, izgled našeg planeta se neprestano mijenja. Lavine se spuštaju s planina, pomiču se ledenjaci, dolazi do odrona kamenja, pada kiša, a rijeke teku s brda u ravnice.
Sva živa bića na zemlji osjećaju njegovu privlačnost. Biljke također "osjećaju" djelovanje i smjer gravitacije, zbog čega glavni korijen uvijek raste prema dolje, prema središtu zemlje, a stabljika uvijek raste prema gore.
Zemlja i svi drugi planeti koji se kreću oko Sunca se privlače sebi i međusobno. Ne samo da Zemlja privlači tijela k sebi, nego i ta tijela k sebi privlače Zemlju. One privlače jedna drugu i sva tijela na Zemlji. Na primjer, privlačnost s Mjeseca uzrokuje oseke i tokove vode na Zemlji, čije se ogromne mase dižu u oceanima i morima dva puta dnevno do visine od nekoliko metara. One privlače jedna drugu i sva tijela na Zemlji. Stoga se MEĐUSOBNO PRIVLAČENJE SVIH TIJELA U SVEMIRU NAZIVA UNIVERZALNA GRAVITACIJA.
Da bi se odredila sila gravitacije koja djeluje na tijelo bilo koje mase, potrebno je ubrzanje gravitacije pomnožiti s masom tog tijela.
F = g * m,
gdje je m masa tijela, g akceleracija slobodnog pada.
Formula pokazuje da vrijednost gravitacije raste s povećanjem tjelesne težine. Također je jasno da sila teže ovisi i o veličini ubrzanja gravitacije. To znači da možemo zaključiti: za tijelo stalne mase vrijednost sile teže se mijenja s promjenom ubrzanja gravitacije.
Pomoću formule za pronalaženje ubrzanja gravitacije g=GM/R 2
Možemo izračunati g vrijednosti na površini bilo kojeg planeta. Masa planeta M i njihov radijus R poznati su zahvaljujući astronomskim promatranjima i složenim proračunima. gdje je G gravitacijska konstanta (6,6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1).
Znanstvenici već dugo dijele planete u dvije skupine. Prvi su zemaljski planeti: Merkur, Venera, Zemlja, Mars, au novije vrijeme i Pluton. Karakteriziraju ih relativno male veličine, mali broj satelita i čvrsto stanje. Ostali su Jupiter, Saturn, Uran, Neptun - divovski planeti koji se sastoje od plina vodika i helija. Svi se oni kreću oko Sunca u eliptičnim orbitama, odstupajući od zadane putanje ako susjedni planet prolazi u blizini.
Naša "prva svemirska stanica" je Mars. Koliko će osoba biti teška na Marsu? Nije teško napraviti takav izračun. Da biste to učinili, morate znati masu i radijus Marsa.
Kao što je poznato, masa "crvenog planeta" je 9,31 puta manja od mase Zemlje, a njegov radijus je 1,88 puta manji od polumjera globusa. Dakle, zbog djelovanja prvog faktora gravitacija na površini Marsa trebala bi biti 9,31 puta manja, a zbog drugog 3,53 puta veća od naše (1,88 * 1,88 = 3,53 ). U konačnici, tamo čini nešto više od 1/3 Zemljine gravitacije (3,53 : 9,31 = 0,38). Od Zemljinog je 0,38 g, što je otprilike upola manje. To znači da na crvenom planetu možete galopirati i skočiti mnogo više nego na Zemlji, a svi utezi bit će i mnogo manje. Na isti način možete odrediti gravitacijski stres na bilo kojem nebeskom tijelu.
Sada odredimo gravitacijski stres na Mjesecu. Masa Mjeseca je, kao što znamo, 81 puta manja od mase Zemlje. Da Zemlja ima tako malu masu, tada bi gravitacijska sila na njezinoj površini bila 81 puta slabija nego što je sada. Ali prema Newtonovom zakonu, lopta se privlači kao da je sva njena masa koncentrirana u središtu. Središte Zemlje nalazi se na udaljenosti polumjera Zemlje od njene površine, središte Mjeseca je na udaljenosti polumjera Mjeseca. Ali polumjer Mjeseca je 27/100 Zemljinog, a smanjenjem udaljenosti za 100/27 puta, sila privlačenja se povećava za (100/27) 2 puta. To znači da je konačno gravitacijsko naprezanje na površini Mjeseca
100 2 / 27 2 * 81 = 1 / 6 zemaljskih
Zanimljivo je da kad bi voda postojala na Mjesecu, plivač bi se u mjesečevom jezeru osjećao isto kao i na Zemlji. Njegova bi se težina smanjila šest puta, ali bi se težina vode koju istiskuje smanjila za isti iznos; omjer između njih bio bi isti kao na Zemlji, a plivač bi uronio u Mjesečevu vodu točno onoliko koliko ovdje roni.
ubrzanje slobodnog pada na površini nekih nebeskih tijela, m/s 2
Sunce 273.1
Merkur 3,68-3,74
Venera 8,88
Zemlja 9.81
Mjesec 1.62
Ceres 0,27
Mars 3.86
Jupiter 23.95
Saturn 10.44
Uran 8,86
Neptun 11.09
Pluton 0,61
Kao što je vidljivo iz tablice, gotovo identična vrijednost ubrzanja gravitacije prisutna je na Veneri i iznosi 0,906 od Zemlje.
Sada se složimo da na Zemlji astronaut-putnik teži točno 70 kg. Zatim za druge planete dobivamo sljedeće vrijednosti težine (planete su raspoređene u rastućem redoslijedu težine):
Ali na Suncu je gravitacija (privlačnost) 28 puta jača nego na Zemlji. Ljudsko bi tijelo tamo težilo 20 000 N i trenutno bi bilo smrvljeno vlastitom težinom.
Ako moramo putovati svemirom kroz planete Sunčevog sustava, tada moramo biti spremni na činjenicu da će se naša težina promijeniti. Sila gravitacije također ima različite učinke na živa bića. Jednostavno rečeno, kada se otkriju drugi nastanjivi svjetovi, vidjet ćemo da se njihovi stanovnici jako razlikuju jedni od drugih ovisno o masi njihovih planeta. Primjerice, kada bi Mjesec bio nastanjen, nastanjivala bi ga vrlo visoka i krhka bića, i obrnuto, na planetu mase Jupitera stanovnici bi bili vrlo niski, snažni i masivni. U suprotnom, jednostavno ne možete preživjeti na slabim udovima u takvim uvjetima, koliko god se trudili. Igrat će se sila gravitacije važnu ulogu i tijekom buduće kolonizacije istog Marsa.