Vid 1600- och 1700-talsskiftet bodde det i Storbritannien en vetenskapsman, Isaac Newton, som kännetecknades av stora observationsförmåga. Det hände så att utsikten över trädgården, där äpplen föll från grenar till marken, hjälpte honom att upptäcka lagen om universell gravitation. Vilken kraft gör att fostret rör sig snabbare och snabbare till planetens yta, enligt vilka lagar sker denna rörelse? Låt oss försöka svara på dessa frågor.
Och om dessa äppelträd, som sovjetisk propaganda en gång lovade, växte på Mars, hur skulle den hösten se ut då? Acceleration av fritt fall på Mars, på vår planet, på andra kroppar i solsystemet… Vad beror det på, vilka värden når det?
Fritt fallacceleration
Vad är anmärkningsvärt med det berömda lutande tornet i Pisa? Tilt, arkitektur? Ja. Och det är också bekvämt att kasta ner olika föremål från den, vilket var vad den berömda italienska upptäcktsresanden Galileo Galilei gjorde i början av 1600-talet. Han kastade ner alla möjliga prylar och märkte att den tunga bollen i de första ögonblicken av fallet rör sig långsamt, sedan ökar dess hastighet. Forskaren var intresserad av den matematiska lagen enligt vilkenhastighetsändring sker.
Mätningar som gjordes senare, inklusive av andra forskare, visade att hastigheten på den fallande kroppen:
- för 1 sekund av hösten blir lika med 9,8 m/s;
- på 2 sekunder - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n sekunder – n∙9,8 m/s.
Detta värde på 9,8 m/s∙s kallas "fritt fallacceleration". På Mars (Röda planeten) eller en annan planet, är accelerationen densamma eller inte?
Varför är det annorlunda på Mars
Isaac Newton, som berättade för världen vad universell gravitation är, kunde formulera lagen om fritt fallacceleration.
Med framsteg inom teknik som har höjt noggrannheten i laboratoriemätningar till en ny nivå, har forskare kunnat bekräfta att tyngdaccelerationen på planeten jorden inte är ett så konstant värde. Så vid polerna är det större, vid ekvatorn är det mindre.
Svaret på denna gåta ligger i ovanstående ekvation. Faktum är att jordklotet, strängt taget, inte riktigt är en sfär. Det är en ellipsoid, något tillplattad vid polerna. Avståndet till planetens centrum vid polerna är mindre. Och hur Mars skiljer sig i massa och storlek från jordklotet… Accelerationen av fritt fall på den kommer också att vara annorlunda.
Använda Newtons ekvation och allmän kunskap:
- mass of the planet Mars − 6, 4171 1023 kg;
- genomsnittlig diameter − 3389500 m;
- gravitationskonstant − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Det kommer inte att vara svårt att hitta accelerationen 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.
För att kontrollera det mottagna värdet kan du titta i valfri referensbok. Den sammanfaller med tabellen, vilket betyder att beräkningen gjordes korrekt.
Hur acceleration på grund av gravitation är relaterad till vikt
Vikt är den kraft med vilken en kropp med massa pressar på planetens yta. Det mäts i newton och är lika med produkten av massan och accelerationen av fritt fall. På Mars och vilken annan planet som helst kommer den naturligtvis att vara annorlunda än jorden. Så på månen är gravitationen sex gånger mindre än på vår planets yta. Detta skapade till och med vissa svårigheter för astronauter som landade på en naturlig satellit. Det visade sig vara bekvämare att flytta runt och imitera en känguru.
Så, som det beräknades, är det fria fallaccelerationen på Mars 3,7 m/s2, eller 3,7 / 9,8=0,38 av jorden.
Och detta betyder att vikten av ett föremål på den röda planetens yta endast kommer att vara 38 % av vikten av samma föremål på jorden.
Hur och var det fungerar
Låt oss resa ment alt genom universum och hitta accelerationen av fritt fall på planeter och andra rymdkroppar. NASA-astronauter planerar att landa på en av asteroiderna inom de kommande decennierna. Låt oss ta Vesta, den största asteroiden i solsystemet (Ceres var större, men den överfördes nyligen till kategorin dvärgplaneter, "befordrad i rang").
g Vesta=0,22 m/s2.
Alla massiva kroppar kommer att bli 45 gånger lättare. Med en så liten gravitation kommer allt arbete på ytan att bli ett problem. Ett slarvigt ryck eller hopp kommer omedelbart att kasta astronauten flera tiotals meter upp. Vad kan vi säga om planer för utvinning av mineraler på asteroider. En grävmaskin eller borrigg måste bokstavligen knytas till dessa rymdstenar.
Och nu den andra ytterligheten. Föreställ dig själv på ytan av en neutronstjärna (en kropp med solens massa, samtidigt som den har en diameter på cirka 15 km). Så om astronauten på något oförståeligt sätt inte dör av strålning som inte är i skala på alla möjliga avstånd, kommer följande bild att dyka upp framför hans ögon:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Ett mynt som väger 1 gram skulle väga 240 tusen ton på ytan av detta unika rymdobjekt.
