Aan het begin van de 17e en 18e eeuw woonde er in Groot-Brittannië een wetenschapper, Isaac Newton, die zich onderscheidde door een groot waarnemingsvermogen. Toevallig hielp het uitzicht op de tuin, waar appels van takken op de grond vielen, hem de wet van universele zwaartekracht te ontdekken. Welke kracht zorgt ervoor dat de foetus steeds sneller naar het oppervlak van de planeet beweegt, volgens welke wetten vindt deze beweging plaats? Laten we proberen deze vragen te beantwoorden.
En als deze appelbomen, zoals de Sovjetpropaganda ooit beloofde, op Mars zouden groeien, hoe zou die herfst er dan uitzien? Versnelling van de vrije val op Mars, op onze planeet, op andere lichamen van het zonnestelsel… Waar hangt het van af, welke waarden bereikt het?
Versnelling vrije val
Wat is er opmerkelijk aan de beroemde scheve toren van Pisa? Kantelen, architectuur? Ja. En het is ook handig om er verschillende voorwerpen vanaf te gooien, wat de beroemde Italiaanse ontdekkingsreiziger Galileo Galilei aan het begin van de 17e eeuw deed. Terwijl hij allerlei gadgets naar beneden gooide, merkte hij dat de zware bal in de eerste momenten van de val langzaam beweegt, daarna neemt de snelheid toe. De onderzoeker was geïnteresseerd in de wiskundige wet volgens welke:snelheidsverandering vindt plaats.
Later uitgevoerde metingen, ook door andere onderzoekers, toonden aan dat de snelheid van het vallende lichaam:
- voor 1 seconde val wordt gelijk aan 9,8 m/s;
- in 2 seconden - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n seconden – n∙9,8 m/s.
Deze waarde van 9,8 m/s∙s wordt "vrije valversnelling" genoemd. Is de versnelling op Mars (Rode Planeet) of een andere planeet hetzelfde of niet?
Waarom is het anders op Mars
Isaac Newton, die de wereld vertelde wat universele zwaartekracht is, was in staat om de wet van vrije valversnelling te formuleren.
Met technologische vooruitgang die de nauwkeurigheid van laboratoriummetingen naar een nieuw niveau heeft getild, hebben wetenschappers kunnen bevestigen dat de versnelling van de zwaartekracht op planeet Aarde niet zo'n constante waarde is. Dus aan de polen is het groter, aan de evenaar is het minder.
Het antwoord op dit raadsel ligt in de bovenstaande vergelijking. Feit is dat de aardbol, strikt genomen, niet helemaal een bol is. Het is een ellipsoïde, enigszins afgeplat aan de polen. De afstand tot het middelpunt van de planeet bij de polen is kleiner. En hoe Mars in massa en grootte verschilt van de aardbol… De versnelling van de vrije val erop zal ook anders zijn.
Gebruik van de vergelijking van Newton en algemene kennis:
- massa van de planeet Mars − 6, 4171 1023 kg;
- gemiddelde diameter − 3389500 m;
- zwaartekrachtconstante − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Het zal niet moeilijk zijn om de versnelling van de vrije val op Mars te vinden.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Om de ontvangen waarde te controleren, kunt u in elk naslagwerk kijken. Het komt overeen met de tabel, wat betekent dat de berekening correct is gemaakt.
Hoe versnelling door zwaartekracht gerelateerd is aan gewicht
Gewicht is de kracht waarmee elk lichaam met massa op het oppervlak van de planeet drukt. Het wordt gemeten in Newton en is gelijk aan het product van de massa en de versnelling van de vrije val. Op Mars en elke andere planeet zal het natuurlijk anders zijn dan de aarde. Dus op de maan is de zwaartekracht zes keer minder dan op het oppervlak van onze planeet. Dit zorgde zelfs voor bepaalde problemen voor astronauten die op een natuurlijke satelliet landden. Het bleek handiger om te bewegen, een kangoeroe na te doen.
Dus, zoals berekend, is de vrije valversnelling op Mars 3,7 m/s2, of 3,7 / 9,8=0,38 van de aarde.
En dit betekent dat het gewicht van elk object op het oppervlak van de Rode Planeet slechts 38% zal zijn van het gewicht van hetzelfde object op aarde.
Hoe en waar het werkt
Laten we mentaal door het heelal reizen en de versnelling van vrije val op planeten en andere ruimtelichamen vinden. NASA-astronauten zijn van plan om binnen de komende decennia op een van de asteroïden te landen. Laten we Vesta nemen, de grootste asteroïde in het zonnestelsel (Ceres was groter, maar het werd onlangs overgebracht naar de categorie dwergplaneten, "gepromoveerd in rang").
g Vesta=0.22 m/s2.
Alle massieve lichamen zullen 45 keer lichter worden. Met zo'n kleine zwaartekracht wordt elk werk aan het oppervlak een probleem. Een onvoorzichtige ruk of sprong gooit de astronaut onmiddellijk enkele tientallen meters omhoog. Wat kunnen we zeggen over plannen voor de winning van mineralen op asteroïden. Een graafmachine of booreiland zal letterlijk aan deze ruimterotsen moeten worden vastgemaakt.
En nu het andere uiterste. Stel jezelf voor op het oppervlak van een neutronenster (een lichaam met de massa van de zon, met een diameter van ongeveer 15 km). Dus als de astronaut op een onbegrijpelijke manier niet sterft aan de buiten de schaal vallende straling van alle mogelijke bereiken, dan zal de volgende afbeelding voor zijn ogen verschijnen:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Een munt van 1 gram zou 240 duizend ton wegen op het oppervlak van dit unieke ruimtevoorwerp.
