Сила тяжіння на інших планетах - спиш у Антошки
Ми знаємо, що силою тяжіння називається сила, з якою Земля притягує різні тіла.
Сила тяжіння завжди спрямована до центру планети. Сила тяжіння повідомляє тілу прискорення, яке називається прискоренням вільного падіння і чисельно дорівнює 9,8 м / с 2. Це означає, що будь-яке тіло, незалежно від його маси при вільному падінні (без опору повітря) змінює свою швидкість за кожну секунду падіння на 9, 8 м / с.
Використовуючи формулу для знаходження прискорення вільного падіння
ми можемо розрахувати значення g на поверхні будь-якої планети.
Маса планет M і їх радіус R відомі завдяки астрономічними спостереженнями і складним розрахунками.
а G - гравітаційна стала (6,6742 • 10 -11 м 3 с -2 кг -1).
Якщо застосувати цю формулу для обчислення гравітаційного прискорення на поверхні Землі (маса М = 5,9736 • +1024 кг, радіус R = 6,371 • 106 м), ми отримаємо g = 6,6742 * 10 * 5,9736 / 6,371 * 6,371 = 9,822 м / с 2
Стандартне ( «нормальне») значення, прийняте при побудові систем одиниць, g = 9,80665 м / с 2. а в технічних розрахунках зазвичай беруть g = 9,81 м / с 2.
Стандартне значення g було визначено як «середнє» в якомусь сенсі прискорення вільного падіння на Землі, приблизно дорівнює прискоренню вільного падіння на широті 45,5 ° на рівні моря.
Завдяки тяжінню до Землі тече вода в річках. Людина, підстрибнувши, опускається на Землю, тому що Земля притягує його. Земля притягує до себе всі тіла: Місяць, воду морів і океанів, будинки, супутники і т. П. Завдяки силі тяжіння вигляд нашої планети безперервно змінюється. Сходять з гір лавини, рухаються льодовики, обрушуються каменепади, випадають дощі, течуть річки з пагорбів на рівнини.
Всі живі істоти на землі відчувають її тяжіння. Рослини також «відчувають» дію і напрямок сили тяжіння, через що головний корінь завжди зростає вниз, до центру землі, а стебло вгору.
Земля і всі інші планети, що рухаються навколо Сонця, притягуються до нього і один до одного. Не тільки Земля притягує до себе тіла, але і ці тіла притягують до себе Землю. Притягують один одного і все тіла на Землі. Наприклад, тяжіння з боку Місяця викликає на Землі припливи і відливи води, величезні маси якої піднімаються в океанах і морях двічі на добу на висоту кількох метрів. Притягують один одного і все тіла на Землі. Тому ВЗАЄМНЕ ТЯЖІННЯ ВСІХ ТЕЛ ВСЕСВІТУ НАЗИВАЄТЬСЯ всесвітнього тяжіння.
Щоб визначити силу тяжіння, що діє на тіло будь-якої маси, необхідно прискорення вільного падіння помножити на масу цього тіла.
де m-маса тіла, g - прискорення вільного падіння.
З формули видно, що значення сили тяжіння збільшується зі збільшенням маси тіла. Так само видно, що сила тяжіння залежить також від величини прискорення вільного падіння. Значить, робимо висновок: для тіла незмінною маси значення сили тяжіння змінюється зі зміною прискорення вільного падіння.
Використовуючи формулу для знаходження прискорення вільного падіння g = GМ / R 2
ми можемо розрахувати значення g на поверхні будь-якої планети. Маса планет M і їх радіус R відомі завдяки астрономічним наблю¬деніям і складним розрахунками. де G - гравітаційна стала (6,6742 • 10 -11 м 3 с -2 кг -1).
Планети здавна ділилися вченими на дві групи. Перша - це планети земного типу: Меркурій, Венера, Земля, Марс, з недавніх пір - Плутон. Для них характерні відносно невеликі розміри, мала кількість супутників і твердий стан. Решта - Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун - планети-гіганти, що складаються з газоподібного водню і гелію. Всі вони рухаються навколо Сонця по еліптичних орбітах, відхиляючись від заданої траєкторії, якщо поруч проходить планета-сусід.
Наша «перша космічна станція» - Марс. Скільки ж людина буде важити на Марсі? Зробити такий розрахунок неважко. Для цього необхідно знати масу і радіус Марса.
Як відомо, маса "червоної планети" в 9,31 рази менше маси Землі, а радіус в 1,88 рази поступається радіусу земної кулі. Отже, через дії першого фактора сила тяжіння на поверхні Марса повинна бути в 9,31 рази менше, а через другого - в 3,53 рази більше, ніж у нас (1,88 * 1,88 = 3,53 ). В кінцевому рахунку вона становить там не більше 1/3 частини земної сили тяжіння (3,53. 9,31 = 0,38). Вона становить 0,38 g від земної, це приблизно в два рази менше. Це означає, що на червоній планеті можна скакати і стрибати набагато вище, ніж на Землі, і все тяжкості важити будуть також значно менше. Таким же чином можна визначити напруга сили тяжіння на будь-якому небесному тілі.
Тепер визначимо, напруга сили тяжіння на Місяці. Маса Місяця, як ми знаємо, в 81 разів менше маси Землі. Якби Земля мала такої маленької масою, то напруга сили тяжіння на її поверхні було б в 81 разів слабкіше, ніж тепер. Але за законом Ньютона куля притягує так, ніби вся його маса зосереджена в центрі. Центр Землі відстоїть від її поверхні на відстані земного радіуса, центр Місяця - на відстані місячного радіуса. Але місячний радіус становить 27/100 земного, а від зменшення відстані в 100/27 рази сила тяжіння збільшується в (100/27) 2 раз. Значить, в кінцевому підсумку напруга сили тяжіння на поверхні Місяця складає
100 2/27 2 * 81 = 1/6 земної
Цікаво, що якби на Місяці існувала вода, плавець відчував би себе в місячному водоймі так само, як на Землі. Його вага зменшилася б в шість разів, але в стільки ж разів зменшився б і вага витісняється їм води; співвідношення між ними було б таке ж, як на Землі, і плавець занурювався б в воду Місяця рівно на стільки ж, на скільки занурюється він у нас.
прискорення вільного падіння на поверхні деяких небесних тіл, м / с 2
Як бачимо, Земля по напрузі сили тяжіння займає проміжне положення між планетами-гігантами. На двох з них - Сатурні і Урані - сила тяжіння трохи менше, ніж на Землі, а на двох інших - Юпітері і Нептуні - більше. Сила тяжіння на Юпітері становить 2,535 g щодо земної. Правда, для Юпітера і Сатурна вага дан з урахуванням дії відцентрової сили (вони швидко обертаються). Остання зменшує вагу тіла на екваторі на кілька відсотків.
На поверхні Венери людина виявиться майже на 10% легше, ніж на Землі. Зате на Меркурії і на Марсі зменшення ваги відбудеться в 2,6 рази. Що ж стосується Плутона, то на ньому людина буде в 2,5 рази легше, ніж на Місяці, або в 15,5 рази легше, ніж в земних умовах.
Найближче до нас небесне тіло - Місяць. Люди там вже побували і переконалися в тому, що дійсно прискорення вільного падіння на Місяці в 6 разів менше земного.
Якщо нам доведеться космічну подорож по планетам Сонячної системи, то потрібно бути готовим до того, що наш вага буде змінюватися. Сила тяжіння також надає різноманітні впливи на живих істот. Попросту кажучи, коли будуть відкриті інші населені світи, ми побачимо, що їх мешканці сильно відрізняються один від одного в залежності від маси їх планет. Наприклад, будь Місяць населена, то її населяли б дуже високі і тендітні істоти, і навпаки, на планеті масою з Юпітер жителі були б дуже низькі, міцні і масивні. А інакше на слабких кінцівках в таких умовах просто не виживеш при всьому бажанні. Сила тяжіння зіграє важливу роль і при майбутньої колонізації того ж Марса.