Vào đầu thế kỷ 17 và 18, ở Anh có một nhà khoa học, Isaac Newton, người nổi tiếng với khả năng quan sát tuyệt vời. Thật tình cờ khi quang cảnh khu vườn, nơi những quả táo rơi từ cành cây xuống đất, đã giúp anh khám phá ra định luật vạn vật hấp dẫn. Lực nào làm cho thai nhi chuyển động ngày càng nhanh lên bề mặt hành tinh, theo quy luật nào thì chuyển động này xảy ra? Hãy cố gắng trả lời những câu hỏi này.
Và nếu những cây táo này, như tuyên truyền của Liên Xô từng hứa, mọc trên sao Hỏa, thì mùa thu đó sẽ như thế nào? Gia tốc rơi tự do trên sao Hỏa, trên hành tinh của chúng ta, trên các thiên thể khác của hệ mặt trời… Nó phụ thuộc vào điều gì, nó đạt đến những giá trị nào?
Gia tốc rơi tự do
Tháp nghiêng Pisa nổi tiếng có gì đáng chú ý? Độ nghiêng, kiến trúc? Đúng. Và cũng rất thuận tiện để ném các đồ vật khác nhau xuống từ đó, đó là điều mà nhà thám hiểm người Ý nổi tiếng Galileo Galilei đã làm vào đầu thế kỷ 17. Anh ta nhận thấy quả cầu nặng trong những giây phút đầu tiên rơi xuống chuyển động chậm dần đều, sau đó tốc độ của nó tăng dần. Nhà nghiên cứu quan tâm đến luật toán học theo đóthay đổi tốc độ xảy ra.
Các phép đo được thực hiện sau đó, bao gồm cả các nhà nghiên cứu khác, cho thấy tốc độ rơi của vật thể:
- trong 1 giây rơi xuống bằng 9,8 m / s;
- trong 2 giây - 19,6 m / s;
- 3 - 29,4 m / s;
- …
- n giây - n ∙ 9,8 m / s.
Giá trị 9,8 m / s ∙ s này được gọi là "gia tốc rơi tự do". Trên sao Hỏa (Hành tinh Đỏ) hay một hành tinh khác, gia tốc có giống nhau hay không?
Tại sao nó khác trên sao Hỏa
Isaac Newton, người đã cho thế giới biết vạn vật hấp dẫn là gì, đã có thể xây dựng định luật gia tốc rơi tự do.
Với những tiến bộ trong công nghệ đã nâng độ chính xác của các phép đo trong phòng thí nghiệm lên một tầm cao mới, các nhà khoa học đã có thể xác nhận rằng gia tốc trọng trường trên hành tinh Trái đất không phải là một giá trị bất biến như vậy. Vì vậy, ở hai cực thì lớn hơn, ở xích đạo thì nhỏ hơn.
Câu trả lời cho câu đố này nằm trong phương trình trên. Thực tế là địa cầu, nói một cách chính xác, không hoàn toàn là một hình cầu. Nó là một hình elip, hơi dẹt ở các cực. Khoảng cách đến tâm của hành tinh ở các cực ít hơn. Và sự khác biệt về khối lượng và kích thước của sao Hỏa so với địa cầu … Gia tốc rơi tự do trên nó cũng sẽ khác.
Sử dụng phương trình Newton và kiến thức thông thường:
- khối lượng của hành tinh Sao Hỏa - 6, 4171 1023kg;
- đường kính trung bình - 3389500 m;
- hằng số hấp dẫn - 6, 67 ∙ 10-11 m3∙ s-2∙ kg-1.
Sẽ không khó để tìm ra gia tốc rơi tự do trên sao Hỏa.
gMars=G ∙ MMars/ RMars2.
gMars=6, 67 ∙ 10-11∙ 6, 4171 1023 / 33895002=3,71 m / s2.
Để kiểm tra giá trị nhận được, bạn có thể xem bất kỳ cuốn sách tham khảo nào. Nó trùng với bảng, có nghĩa là phép tính đã được thực hiện chính xác.
Gia tốc do trọng lực liên quan đến trọng lượng như thế nào
Trọng lượng là lực mà bất kỳ vật thể nào có khối lượng đè lên bề mặt hành tinh. Nó được đo bằng niutơn và bằng tích của khối lượng và gia tốc rơi tự do. Tất nhiên, trên sao Hỏa và bất kỳ hành tinh nào khác, nó sẽ khác với trái đất. Vì vậy, trên Mặt trăng, lực hấp dẫn nhỏ hơn sáu lần so với trên bề mặt hành tinh của chúng ta. Điều này thậm chí còn tạo ra những khó khăn nhất định cho các phi hành gia khi hạ cánh xuống một vệ tinh tự nhiên. Hóa ra là thuận tiện hơn để di chuyển xung quanh, bắt chước một con kangaroo.
Vì vậy, như đã được tính toán, gia tốc rơi tự do trên sao Hỏa là 3,7 m / s2, hay 3,7 / 9,8=0,38 của Trái đất.
Và điều này có nghĩa là trọng lượng của bất kỳ vật thể nào trên bề mặt Hành tinh Đỏ sẽ chỉ bằng 38% trọng lượng của vật thể tương tự trên Trái đất.
Nó hoạt động như thế nào và ở đâu
Hãy cùng du hành trong vũ trụ và tìm gia tốc rơi tự do trên các hành tinh và các thiên thể không gian khác. Các phi hành gia NASA dự định hạ cánh xuống một trong những tiểu hành tinh trong vòng vài thập kỷ tới. Hãy lấy Vesta, tiểu hành tinh lớn nhất trong hệ mặt trời (Ceres lớn hơn, nhưng gần đây nó đã được chuyển sang loại hành tinh lùn, "được thăng cấp").
gVesta=0,22 m / s2.
Tất cả các cơ thể to lớn sẽ trở nên nhẹ hơn 45 lần. Với trọng lực nhỏ như vậy, bất kỳ công việc nào trên bề mặt cũng sẽ trở thành vấn đề. Một cú giật hoặc nhảy bất cẩn sẽ ngay lập tức ném phi hành gia lên cao vài chục mét. Chúng ta có thể nói gì về kế hoạch khai thác khoáng chất trên các tiểu hành tinh. Theo đúng nghĩa đen, một chiếc máy xúc hoặc giàn khoan sẽ phải gắn liền với những tảng đá không gian này.
Và bây giờ là cực khác. Hãy tưởng tượng bạn đang ở trên bề mặt của một ngôi sao neutron (một thiên thể có khối lượng bằng mặt trời, trong khi có đường kính khoảng 15 km). Vì vậy, nếu theo một cách khó hiểu nào đó mà phi hành gia không chết vì bức xạ ngoài quy mô của tất cả các phạm vi có thể xảy ra, thì bức tranh sau sẽ hiện ra trước mắt anh ta:
gn.stars=6, 67 ∙ 10-11∙ 1, 9885 1030 / 75002=2 357 919 111 111 m / s2.
Một đồng xu nặng 1 gam sẽ nặng 240 nghìn tấn trên bề mặt của vật thể không gian độc đáo này.
