Na prelomu iz 17. v 18. stoletje je v Britaniji živel znanstvenik Isaac Newton, ki se je odlikoval z veliko močjo opazovanja. Zgodilo se je, da mu je pogled na vrt, kjer so jabolka padala z vej na tla, pomagal odkriti zakon univerzalne gravitacije. Kakšna sila poskrbi, da se plod vse hitreje premika na površje planeta, po kakšnih zakonitostih se to gibanje dogaja? Poskusimo odgovoriti na ta vprašanja.
In če bi te jablane, kot je nekoč obljubljala sovjetska propaganda, zrasle na Marsu, kakšen bi bil potem ta padec? Pospešek prostega padca na Marsu, na našem planetu, na drugih telesih sončnega sistema … Od česa je odvisen, kakšne vrednosti dosega?
pospešek prostega padca
Kaj je izjemnega na slavnem poševnem stolpu v Pisi? Nagib, arhitektura? da. Z nje je tudi priročno metati razne predmete, kar je na začetku 17. stoletja počel slavni italijanski raziskovalec Galileo Galilei. Ko je metal vse vrste stvari, je opazil, da se težka žoga v prvih trenutkih padca premika počasi, nato pa se njena hitrost povečuje. Raziskovalca je zanimal matematični zakon, po katerempride do spremembe hitrosti.
Pozneje opravljene meritve, vključno z drugimi raziskovalci, so pokazale, da je hitrost padajočega telesa:
- za 1 sekundo padca postane enako 9,8 m/s;
- v 2 sekundah - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n sekund – n∙9,8 m/s.
Ta vrednost 9,8 m/s∙s se imenuje "pospešek prostega padca". Ali je na Marsu (Rdečem planetu) ali drugem planetu pospešek enak ali ne?
Zakaj je drugače na Marsu
Isaac Newton, ki je svetu povedal, kaj je univerzalna gravitacija, je lahko oblikoval zakon pospeška prostega padca.
Z napredkom v tehnologiji, ki je dvignila natančnost laboratorijskih meritev na novo raven, so znanstveniki lahko potrdili, da pospešek gravitacije na planetu Zemlja ni tako konstantna vrednost. Torej, na polih je večji, na ekvatorju manj.
Odgovor na to uganko je v zgornji enačbi. Dejstvo je, da globus, strogo gledano, ni čisto krogla. Je elipsoid, rahlo sploščen na polih. Razdalja do središča planeta na polih je manjša. In kako se Mars po masi in velikosti razlikuje od globusa … Tudi pospešek prostega padca na njem bo drugačen.
Uporaba Newtonove enačbe in splošnega znanja:
- masa planeta Mars − 6, 4171 1023 kg;
- povprečni premer − 3389500 m;
- gravitacijska konstanta − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Ne bo težko najti pospeška prostega padca na Marsu.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Če želite preveriti prejeto vrednost, si lahko ogledate katero koli referenčno knjigo. Sovpada s tabelo, kar pomeni, da je bil izračun opravljen pravilno.
Kako je pospešek zaradi gravitacije povezan s težo
Teža je sila, s katero katero koli telo z maso pritiska na površino planeta. Meri se v newtonih in je enak zmnožku mase in pospeška prostega pada. Na Marsu in katerem koli drugem planetu bo seveda drugače kot na Zemlji. Torej je na Luni gravitacija šestkrat manjša kot na površini našega planeta. To je celo povzročilo določene težave astronavtom, ki so pristali na naravnem satelitu. Izkazalo se je, da se je bolj priročno premikati in posnemati kenguruja.
Torej, kot je bilo izračunano, je pospešek prostega padca na Marsu 3,7 m/s2 ali 3,7 / 9,8=0,38 Zemlje.
In to pomeni, da bo teža katerega koli predmeta na površini Rdečega planeta le 38% teže istega predmeta na Zemlji.
Kako in kje deluje
Misno potujmo po vesolju in poiščimo pospešek prostega padca na planetih in drugih vesoljskih telesih. Nasini astronavti nameravajo v naslednjih desetletjih pristati na enem od asteroidov. Vzemimo Vesto, največji asteroid v osončju (Ceres je bila večja, a je bila pred kratkim premeščena v kategorijo pritlikavih planetov, »povišana v rangu«).
g Vesta=0,22 m/s2.
Vsa masivna telesa bodo postala 45-krat lažja. S tako majhno težo bo vsako delo na površini postalo problem. Nepreviden sunek ali skok bo astronavta takoj vrgel nekaj deset metrov navzgor. Kaj lahko rečemo o načrtih za pridobivanje mineralov na asteroidih. Bager ali vrtalno napravo bo treba dobesedno privezati na te vesoljske skale.
In zdaj druga skrajnost. Predstavljajte si sebe na površini nevtronske zvezde (telo z maso sonca s premerom približno 15 km). Torej, če astronavt na nek nerazumljiv način ne umre zaradi sevanja izven lestvice vseh možnih razponov, se mu bo pred očmi pojavila naslednja slika:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Kovanec, ki tehta 1 gram, bi na površini tega edinstvenega vesoljskega objekta tehtal 240 tisoč ton.
