Сила тяжести на разных планетах


Сколько вы весили бы на Марсе? А на Юпитере? Это зависит от ряда факторов, и основные из них — это масса вашего тела и гравитационное поле этих планет. Но некоторые путают понятия веса и массы, хотя это совершенно разные вещи…

Даже в интернете, мне кажется, приводят некорректную информацию. Откройте практически любой сайт, где указывают ваш вес на разных планетах, и вы прочитаете что-то типа: «при вашем земном весе 75 кг, на Марсе вы будете весить 28 кг». Но как же так получается? 75 кг — это же масса вашего тела, и вот вдруг на Марсе она изменилась? Ведь масса — это же неизменная величина! Давайте кратко разберемся в этих определениях, при этом не особо вдаваясь в релятивистскую физику, а уж потом вернемся к планетам.

Как я уже сказал, масса — это неизменная величина, не зависящая от вашего местоположения и не зависящая от силы тяжести, действующей в том месте, где вы находитесь. Масса характеризует два свойства тела — она является мерой инертности тела (инертная масса), а также мерой, измеряющей возможность любого материального тела к гравитационному взаимодействию (тяжелая масса). Согласно Общей теории относительности, инертная и тяжелая массы в одном и том же поле тяготения равны (принцип эквивалентности). Основные единицы измерения массы — грамм, килограмм, центнер, тонна.


Теперь вес. Вес — это физическая сила или величина, с которой тело действует на опору, и которая возникает из-за гравитационного притяжения. В самом общем случае, когда вы находитесь в покое на поверхности планеты, вес равен силе тяжести, действующей на этой планете, и основная единица измерения веса — Ньютон.

Что же получается? Сила тяжести F (а значит и вес) на поверхности планеты определяется как mg, где m — масса вашего тела в кг, g — ускорение свободного падения в м/с^2. Ускорение свободного падения g из Закона всемирного тяготения Ньютона определяется как GM / r^2, где M — масса планеты в кг, r — радиус планеты (в Законе это расстояние между центрами двух притягивающихся тел, но в контексте определения силы тяжести на поверхности это расстояние равно радиусу этой поверхности), G — гравитационная постоянная Ньютона. Как видно, ускорение свободного падения для каждой планеты разное, зависящее от ее массы и радиуса. Подставите земные значения и получите ускорение свободного падения на Земле примерно 9,78 м/с^2.

Каков же теперь вес вашего тела на Земле? Не 75 кг! А 75 х 9,78 = 733,5 Н! Когда вы, например, выходите на орбиту вокруг планеты, то наступает момент, когда ваша скорость «вперед» в точности сравнивается с вашей скоростью «вниз».


этом случае вы находитесь в «вечном падении», но никогда не упадете, потому что ваша скорость такова, что кривизна планеты за определенный промежуток времени изменяется (точнее «уходит вниз» по отношению к вам) ровно на столько, на сколько вы «упали» за этот же промежуток времени. При этом, поскольку вы и корабль находитесь в одном гравитационном поле, то независимо от различия в ваших массах вы с кораблем будете «падать» с одинаковой скоростью — наступает состояние невесомости — ваш вес равен 0. Но масса вашего тела при этом никуда не делась, она по-прежнему равна 75 кг! А как же весы, на которых вы взвешиваетесь? Они же ведь показывают величину в килограммах — вашу массу. Весы измеряют вес тела и отшкалированы так, что показывают массу в килограммах.

Теперь перейдем к измерению нашего веса на разных планетах солнечной системы. Можно разными способами посчитать вес. Можно определить величину g для каждой планеты и умножать ее на массу вашего тела, получая при этом ваш вес на этих планетах. А можно, определив величины g, найти коэффициент (g / g^земное) для каждой планеты, и далее умножать этот коэффициент на земной вес. Но итог один, и получается примерно следующая картина (за ориентир берем массу 75 кг):


На Марсе и Меркурии вы будете обладать примерно одинаковым весом — 278 Н (при массе 75 кг). И корректно говорить, что обладая таким весом в условиях земной гравитации, ваша масса была бы равна примерно 28 кг! В условиях марсианской и меркурианской гравитаций мы чувствовали бы себя очень легко, и могли бы например совершать длинные прыжки или очень быстро бежать.

На карликовой планете Плутон ваш вес будет равен всего 44 Н. В условиях земной гравитации при таком весе вы обладали бы массой всего 4,5 кг! В условиях плутонианской гравитации вы подобны маленькой птичке, и любое неосторожное движение могло бы вас унести очень далеко.

Возьмем спутник Земли — Луну. На ней вы будете весить примерно 125 Н. На Земле с таким весом вы обладали бы массой 12,5 кг — тоже невесть что, чуть потяжелее чем на Плутоне, и тоже нужно следить за своими движениями.

На Сатурне, Уране и Венере (при условии, если на газовых планетах вы сможете найти твердую поверхность) вы будете обладать практически таким же весом как и на Земле — 660 Н. На Земле при таком весе масса вашего тела равна примерно 67 кг. Отличие всего несколько килограмм. Так что на этих планетах в плане вашего веса вы будете чувствовать себя вполне комфортно и в своей тарелке.

Впрочем, на Нептуне вам будет не намного хуже — ваш вес там будет равен примерно 836 Н, что соответствует вашей массе на Земле примерно 85,5 кг. Это незначительное утяжеление, и на Нептуне вы бы быстро привыкли к вашему новому весу.


А вот с Юпитером совсем худо — ваш вес на Юпитере будет равен 1687 Н! Обладая таким весом на Земле, ваша масса была бы равна 172,5 кг! Представьте, вы прилетели на Юпитер, и ваш вес утяжелился в 2,3 раза! С непривычки вы и ногой-то двинуть не сможете при вашем новом весе, да и вообще будете себя очень паршиво чувствовать и быстро домой запроситесь.

Ну а теперь, на закуску, совсем жесткач — светило наше, Солнце. Если абстрагироваться от того факта, что вы сгорите задолго до того, как приблизитесь к его поверхности, то ваш гипотетический вес на поверхности Солнца будет равен 20655 Н! Какой массой обладает тело на Земле весом в 20655 Н? Примерно 2,1 тонны! Представляете, по прилету на Солнце вас ожидает утяжеление в 28 раз! Строго говоря, как только вы прилетите туда, вас сразу же раздавит напрочь вашим же собственным весом, вот и всего делов. Не понос, так золотуха — не сгорел, так раздавило

И это еще не все. Мы забыли, что на Земле-то мы ходим без скафандра. А на остальных планетах без него никак! Поэтому ваш вес на остальных планетах смело умножайте примерно на коэффициент 2,5, это будет более справедливо. И получится, что на более-менее массивных планетах нам будет уже совсем некомфортно в плане собственного веса.

Кому интересно, легко сможет провести расчеты, подставляя свою массу. Также можно посчитать свой вес в даже более жестких условиях, чем на Солнце, например на нейтронной звезде.

Источник: ucrazy.ru

Что собой представляет сила тяжести?

Сила тяжести – это довольно удивительная фундаментальная сила. Она является естественным эффектом, в котором все вещи, обладающие массой, притягиваются друг к другу. Будь то астероиды, планеты, звезды, галактики и т. д.


  • Чем больше масса объекта, тем большую силу он будет оказывать на объекты вокруг него. Сила объекта также зависит от расстояния — то есть влияние, которое он оказывает на другой объект, уменьшается с увеличением расстояния между ними.
  • Силу тяготения называют притягивающей, потому что она всегда пытается объединить массы и никогда не отталкивает их. Фактически, каждый объект живой и неживой природы тянется ко всем другим объектам во Вселенной.
  • Сила тяжести также является одной из четырех основных сил, которые регулируют все взаимодействия в природе. Она находится наряду со слабой и сильной ядерной силой, а также электромагнетизмом.
  • Из этих сил гравитация является самой слабой. Она слабее примерно в 1038 раз сильной ядерной силы и в 1036 раз слабее электромагнитной силы. Также слабее она и слабой ядерной силы в 1029 раз.
  • Лучшим средством описания поведения силы тяжести остается общая теория относительности Эйнштейна. Согласно теории, сила тяготения не является силой. Это следствие кривизны пространства и времени, что вызвана неравномерным распределением массы или энергии.

  • С этой теорией согласуются взаимодействия в природе. Энергия и масса эквивалентны, а это значит, что все формы энергии также вызывают силу тяжести и находятся под ее влиянием.
  • Однако, большинство способов применения этой силы лучше всего объясняет Закон всемирного тяготения Ньютона. В нем говорится, что сила тяжести существует как притяжение двух тел. Сила этого притяжения может вычисляться математически, где сила тяготения прямо пропорциональна произведению их масс. Также она обратно пропорциональна квадрату расстояния между телами.
  • Сила тяготения высчитывается по общепринятой формуле:

F = g * m

Естественно, что m – это масса любого нужного тела, а вот g – это ускорение свободного падения.

В каждой точке планеты действует силя тяжести
В каждой точке планеты действует сила тяжести, что есть и на других планетах

Какая роль силы тяжести в природе?

Если бы не было силы тяжести, то мы все выплыли в космос. Без нее все наши наземные виды медленно увядали и умирали. В то же время, наши мышцы дегенерировали, кости у людей и животных становились хрупкими и слабыми, а органы переставали функционировать должным образом.


  • Поэтому без преувеличений можно сказать, что сила тяготения — это не только факт жизни на Земле, но и предпосылка для этого. Однако порой люди намерены выйти из сферы влияния этой силы.
  • Сила тяжести оказывает незначительное влияние на материю в наименьшем из масштабов, то есть на субатомные единицы. Однако она имеет большое значение для развития объектов на макроуровне.
  • Поскольку на макроскопическом уровне, то есть на уровне планет, звезд и галактик, она является доминирующей силой, влияющей на взаимодействие материй. Она вызывает формирование и влияет на траекторию астрономических тел, управляя астрономическим поведением. Сила тяготения сыграла важную роль в эволюции ранней Вселенной.
  • Именно сила тяжести отвечала за совокупление материи, чтобы образовать облака газа, которые подверглись гравитационному коллапсу. Облака образовывали первые звезды, которые затем формировали первые галактики. Кстати, без нее, например, звезды превращаются в черные дыры.
  • В пределах отдельных звездных систем это заставило пыль и газ слиться. В результате образовывались планеты. Сила тяжести управляет движениями орбит планет вокруг звезд, вращением звезд вокруг центра их галактики и слиянием галактик.
  • Но нельзя недооценивать всю ее важность – именно сила тяжести и создает необходимую для жизни атмосферу. Именно от нее и зависит атмосферное или гидростатическое давление. А также она закладывает основу нашего скелета и вестибулярного аппарата.

Без силы тяжести мы все бы улетели в космос
Без силы тяжести мы все бы улетели в космос

Есть ли сила тяжести на других планетах Солнечной системы?

Что на Земле присутствует сила тяготения, знают все жители нашей планеты. Убедиться в этом можно на собственном опыте. Но вот, есть ли эта сила на Юпитере, Марсе, Венере и других планетах, проверить достаточно проблематично. Возможно, не все пытаются найти ответ на этот вопрос. Но для развития общего кругозора и удовлетворения своего любопытства, предлагаем все же выяснить эту информацию.

Важно: В принципе, гравитация зависит от массы, где все вещи притягиваются друг к другу. Но не забывайте, что размер, масса и плотность объекта также влияют на гравитационную силу.

Поэтому расчеты свободного падения для каждой планеты должны проводиться по отдельности за следующей формулой:


g = GM/R2, где M – это масса планеты, а R2 – это ее радиус.

Но вот с гравитационной постоянной величиной (G) могут возникнуть некие трудности, а точнее еще одни дополнительные расчеты. С 2014 года ее формула выглядит следующим образом:

G = 6,67408(31)·10−11 м3·с−2·кг−1

Теперь можно приступать к расчетам силы тяжести на других планетах. Кстати, не забывайте, что это только математическая и физическая теория.

Юпитер значительно тяжелее земли, поэтому сила тяжести на нем больше
Юпитер значительно тяжелее Земли, поэтому сила тяжести на нем больше
  • Меркурий — наименьшая и наименее массивная планета, что открывает нашу систему. Выделяется планета, кстати, нестабильными перепадами температуры. Ведь днем она доходит до отметки +350 °C, а ночью превышает даже -150 °C.
    • Сила тяжести такой контрастной планеты среди остальных планет земной группы и, конечно же, газовых гигантов имеет наименьшие показатели – 3,7 м/с².

  • Венера немного похожа на Землю, поэтому ее часто называют «близнецом Земли». Правда, только по габаритам. Следовательно, неудивительно, что мощность силы тяготения на Венере очень близка к ее мощности на Земле – 8,88 м/с².
    • Кстати, радиус Венеры от земного меньше лишь на 0,85%. Но вот погулять на такой планете не получится, ведь вас может сдуть ветром с силой в 300 м/с или вы просто сгорите от ее минимальной температуры в 475°C. Но и это еще не все, сверху еще пойдет серный дождь, что будет смешан с хлорным железом.
  • Для сравнение приведем средние показатели нашей Земли 9, 81 м/с².  Кстати, не забывайте, что на полюсе она будет куда выше, нежели на экваторе. А вот на нашем спутнике, для справочной информации, Луна имеет силу тяготения всего лишь 1,62 м/с². Да и всем известно, как космонавты могут бегать по его поверхности.
  • Марс более похож на Землю во многих ключевых аспектах. Правда, минусовая температура немного не позволяет появиться там жизни. И вот когда дело доходит до размера, массы и плотности, то он оказывается сравнительно малым. Из-за этого у Марса в 0,38 раза сила тяготения меньше, чем у Земли. И составляет с округлением 3,86 м/с².
    • И вот наглядный пример, когда плотность сыграла свою роль – ведь Марс значительно больше по размерам за Меркурий, но сила тяготения не слишком отличается.
На марсе наша масса уменьшится на 62%
На Марсе наша масса уменьшится на 62%
  • Юпитер — самая большая и самая массивная планета в Солнечной системе. Кстати, это еще и ветреная планета, что характеризуется постоянными штормами и грозами. А будучи газовым гигантом, Юпитер, естественно, менее плотный, чем Земля и другие земные планеты.
    • Более того, его плотность и основной состав из гелия и водорода обеспечили то, что Юпитер не имеет истинной оболочки. Если бы кто-то стоял на нем, он просто тонул бы, пока не достиг твердого ядра. В результате поверхностная сила тяготения Юпитера определяется, как сила на вершинах его облаков. И составляет 24,79 м/с².
  • Как и Юпитер, Сатурн — это огромный гигант газа, который значительно больше и массивнее Земли, но менее плотный. В результате, его поверхностная сила тяжести немного больше, чем у Земли.
    • Для сравнения: планета со знаменитым поясом из колец имеет диаметр 57350 км, а вот земля меньше практически в 5 раз — 12742 км. Но вот сила тяжести на Сатурне всего 10,44 м/с². То есть, для таких габаритов это очень мало.
  • А площадь Урана примерно в четыре раза больше площади Земли. Однако, как у газового гиганта, его плотность даже ниже земного тяготения. И составляет 8,86 м/с². Ходить по планете можно будет без труда, но вот невероятный холод не даст сделать ни шагу. Ведь температура не поднимается выше -220 ℃.
  • Нептун — четвертая по величине планета Солнечной системы. Он в 3,86 раза больше Земли. Кстати, с этой планетой никто не сравнится по мощности штормов — 2100 км/с². Но, будучи газовым гигантом, он имеет низкую плотность и сравнительно небольшую силу тяжести в 11,09 м/с².
  • Стоит еще рассмотреть в качестве дополнительной информации силу тяжести на Плутоне. Хотят с 2006 года космическое тело утратило официальный статус планеты, но даже для карликовой планеты сила тяжести очень мала — всего 0,61 м/с².
Вот таак нас вес зависит от силя тяжести
Вот так наш вес зависит от силы тяжести

Понимание влияния силы тяжести на организм человека существенно поможет для осуществления космических путешествий, особенно там, где были заданы вопросы о длинных выездных миссиях на орбиту и на Международную космическую станцию. И, конечно же, знание того, насколько сильной является сила тяготения на других планетах, имеет важное значение для пилотируемых миссий. Благодаря этим знаниям возможно даже поселения землян на других планетах.

Важно: Можно сделать вывод, что сила тяжести присутствует на всех планетах Солнечной системы, но не везде ее можно измерить на поверхности планеты. На Юпитере, Сатурне, Уране, Нептуне сила тяжести измеряется на вершинах облаков. Серьезные отличия на разных планетах есть и в мощности этой силы.

На какой планете наименьшая сила тяжести?

  • Если брать во внимание все астрономические тела в Солнечной системе, где присутствует сила тяготения, то самая маленькая сила тяжести не на поверхности планеты нашей системы. Это астрономическое тело – карликовая планета Цецер с силой тяжести всего в 0,27 м/с².
  • Если сравнивать силу тяжести только на поверхности планет, то наименьшая сила на планете Плутоне, что охватывает только 0,61 м/с². Но поскольку его лишили звания планеты, то эта должность снова переходит Меркурию. Напомним, что для Меркурия она составляет 3,7 м/с². Этот факт не вызывает удивления, ведь Меркурий является самой маленькой планетой Солнечной системы.
Наибольшую, просто невероятную силу тяжести имеет солнце, а среди планет - юпитер
Наибольшую, просто невероятную силу тяжести имеет Солнце, а среди планет — Юпитер

Планета с наибольшей силой тяжести

  • Если изучать силу тяготения на всех астрономических объектах, то наибольшее значение этой силы можно выявить на поверхности звезды. Название этой звезды – Солнце. Сила тяжести на звезде огромная — 274 м/с². Это почти в тридцать раз больше, чем на поверхности Земли.
  • Что касается планет, то самая большая сила тяжести на наибольшей из планет. Это гигант – Юпитер. Повторится, что он обладает невероятной силой тяжести — 24,79 м/с². Это почти в 2,53 раза больше того, что мы испытываем на планете Земля. Предмет, который весит 100 грамм на Земле, весил бы 236,4 грамма на Юпитере.

Теперь мы знаем, что на Меркурии и других планетах с малой силой тяжести мы бы улетели в космос. А вот, например, на Юпитере нас бы вдавливало в землю. В данном случае в газ. Кстати, в первом случае мы бы с вами были высокими и худыми, а во второй вариации — низкими и коренастыми. И, конечно же, вес по-разному бы ощущался. С низкой силой тяжести все предметы были бы до невозможности легкими, а вот при больших показателям даже перышко стало бы весом с грузовую машину.

Источник: heaclub.ru

Представим себе, что мы отправляемся в путешествие по Солнечной системе. Какова сила тяжести на других планетах? На каких мы будем легче, чем на Земле, а на каких тяжелее?

Пока мы еще не покинули Землю, проделаем такой опыт: мысленно опустимся на один из земных полюсов, а затем представим себе, что мы перенеслись на экватор. Интересно, изменился ли наш вес?

Известно, что вес любого тела определяется силой притяжения (силой тяжести). Она прямо пропорциональна массе планеты и обратно пропорциональна квадрату ее радиуса (об этом мы впервые узнали из школьного учебника физики). Следовательно, если бы наша Земля была строго шарообразна, то вес каждого предмета при перемещении по ее поверхности оставался бы неизменным.

Но Земля — не шар. Она сплюснута у полюсов и вытянута вдоль экватора. Экваториальный радиус Земли длиннее полярного на 21 км. Выходит, что сила земного притяжения действует на экваторе как бы издалека. Вот почему вес одного и того же тела в разных местах Земли неодинаков. Тяжелее всего предметы должны быть на земных полюсах и легче всего — на экваторе. Здесь они становятся легче на 1/190 по сравнению с их весом на полюсах. Конечно, обнаружить это изменение веса можно только с помощью пружинных весов. Небольшое уменьшение веса предметов на экваторе происходит также за счет центробежной силы, возникающей вследствие вращения Земли. Таким образом, вес взрослого человека, прибывшего с высоких полярных широт на экватор, уменьшится в общей сложности примерно на 0,5 кг.

Теперь уместно спросить: а как будет изменяться вес человека, путешествующего по планетам Солнечной системы?

Наша первая космическая станция — Марс. Сколько же человек будет весить на Марсе? Сделать такой расчет нетрудно. Для этого необходимо знать массу и радиус Марса.

Как известно, масса «красной планеты» в 9,31 раза меньше массы Земли, а радиус в 1,88 раза уступает радиусу земного шара. Следовательно, из-за действия первого фактора сила тяжести на поверхности Марса должна быть в 9,31 раза меньше, а из-за второго — в 3,53 раза больше, чем у нас (1,88 * 1,88 = 3,53). В конечном счете она составляет там немногим более 1/3 части земной силы тяжести (3,53 : 9,31 = 0,38). Таким же образом можно определить напряжение силы тяжести на любом небесном теле.

Теперь условимся, что на Земле космонавт-путешественник весит ровно 70 кг. Тогда для других планет получим следующие значения веса (планеты расположены в порядке возрастания веса):

 Плутон	4,5 Меркурий	26,5 Марс	26,5 Сатурн	62,7 Уран	63,4 Венера	63,4 Земля	70,0 Нептун	79,6 Юпитер	161,2 

Как видим, Земля по напряжению силы тяжести занимает промежуточное положение между планетами-гигантами. На двух из них — Сатурне и Уране — сила тяжести несколько меньше, чем на Земле, а на двух других — Юпитере и Нептуне — больше. Правда, для Юпитера и Сатурна вес дан с учетом действия центробежной силы (они быстро вращаются). Последняя уменьшает вес тела на экваторе на несколько процентов.

Следует заметить, что для планет-гигантов значения веса даны на уровне верхнего облачного слоя, а не на уровне твердой поверхности, как у земноподобных планет (Меркурия, Венеры, Земли, Марса) и у Плутона.

На поверхности Венеры человек окажется почти на 10% легче, чем на Земле. Зато на Меркурии и на Марсе уменьшение веса произойдет в 2,6 раза. Что же касается Плутона, то на нем человек будет в 2,5 раза легче, чем на Луне, или в 15,5 раза легче, чем в земных условиях.

А вот на Солнце гравитация (притяжение) в 28 раз сильнее, чем на Земле. Человеческое тело весило бы там 2 т и было бы мгновенно раздавлено собственной тяжестью. Впрочем, еще не достигнув Солнца, все превратилось бы в раскаленный газ. Другое дело — крошечные небесные тела, такие как спутники Марса и астероиды. На многих из них по легкости можно уподобиться… воробью!

Вполне понятно, что путешествовать по другим планетам человек может только в специальном герметичном скафандре, снабженном приборами системы жизнеобеспечения. Вес скафандра американских астронавтов, в котором они выходили на поверхность Луны, равен примерно весу взрослого человека. Поэтому приведенные нами значения веса космического путешественника на других планетах надо по меньшей мере удвоить. Только тогда мы получим весовые величины, близкие к действительным.

Коротцев О.Н.

Источник: prosto-o-slognom.ru

Силу, с которой тело притягивается к Земле под действием поля тяготения Земли, называют силой тяжести. По закону всемирного тяготения на поверхности Земли (или вблизи этой поверхности) на тело массой m действует сила тяжести

где М — масса Земли; R — радиус Земли.
Если на тело действует только сила тяжести, а все другие силы взаимно уравновешены, тело совершает свободное падение. Согласно второму закону Ньютона и формуле 
Fт=GMm/R2  модуль ускорения свободного падения g находят по формуле

Из формулы (2.29) следует, что ускорение свободного падения не зависит от массы m падающего тела, т.е. для всех тел в данном месте Земли оно одинаково. Из формулы (2.29) следует, что Fт = mg. В векторном виде

В § 5 было отмечено, что поскольку Земля не шар, а эллипсоид вращения, ее полярный радиус меньше экваториального. Из формулы Fт=GMm/R2   видно, что по этой причине сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения на полюсе больше, чем на экваторе.

Сила тяжести действует на все тела, находящиеся в поле тяготения Земли, однако не все тела падают на Землю. Это объясняется тем, что движению многих тел препятствуют другие тела, например опоры, нити подвеса и т. п. Тела, ограничивающие движение других тел, называют связями. Под действием силы тяжести связи деформируются и сила реакции деформированной связи по третьему закону Ньютона уравновешивает силу тяжести.

На ускорение свободного падения влияет вращение Земли. Это влияние объясняется так. Системы отсчета, связанные с поверхностью Земли (кроме двух, связанных с полюсами Земли), не являются, строго говоря, инерциальными системами отсчета — Земля вращается вокруг своей оси, а вместе с ней движутся по окружностям с центростремительным ускорением и такие системы отсчета. Эта неинерциальность систем отсчета проявляется, в частности, в том, что значение ускорения свободного падения оказывается различным в разных местах Земли и зависит от географической широты того места, где находится связанная с Землей система отсчета, относительно которой определяется ускорение свободного падения.

Измерения, проведенные на разных широтах, показали, что числовые значения ускорения свободного падения мало отличаются друг от друга. Поэтому при не очень точных расчетах можно пренебречь неинерциальностью систем отсчета, связанных с поверхностью Земли, а также отличием формы Земли от сферической, и считать, что ускорение свободного падения в любом месте Земли одинаково и равно 9,8 м/с2.

Из закона всемирного тяготения следует, что сила тяжести и вызываемое ею ускорение свободного падения уменьшаются при увеличении расстояния от Земли. На высоте h от поверхности Земли модуль ускорения свободного падения определяют по формуле

Установлено, что на высоте 300 км над поверхностью Земли ускорение свободного падения меньше, чем у поверхности Земли, на 1 м/с2.
Следовательно, вблизи Земли (до высот нескольких километров) сила тяжести практически не изменяется, а потому свободное падение тел вблизи Земли является движением равноускоренным.

Вес тела. Невесомость и перегрузки

Силу, в которой вследствие притяжения к Земле тело действует на свою опору или подвес, называют весом тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой, приложенной к телу, вес — это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т. е. к связи).

Наблюдения показывают, что вес тела Р, определяемый на пружинных весах, равен действующей на тело силе тяжести Fт только в том случае, если весы с телом относительно Земли покоятся или движутся равномерно и прямолинейно; В этом случае

Если же тело движется ускоренно, то его вес зависит от значения этого ускорения и от его направления относительно направления ускорения свободного падения.

Когда тело подвешено на пружинных весах, на него действуют две силы: сила тяжести Fт=mg и сила упругости Fyп пружины. Если при этом тело движется по вертикали вверх или вниз относительно направления ускорения свободного падения, значит векторная сумма сил Fт и Fуп дает равнодействующую, вызывающую ускорение тела, т. е.

Согласно приведенному выше определению понятия «вес», можно написать, что Р=-Fyп. Из  формулы: Fт + Fуп=mа.   с учетом того, что Fт=mg, следует, что mg-mа=-Fyп. Следовательно, Р=m(g-а).

Силы Fт и Fуп направлены по одной вертикальной прямой. Поэтому если ускорение тела а направлено вниз (т.е. совпадает по направлению с ускорением свободного падения g), то по модулю

Если же ускорение тела направлено вверх (т. е. противоположно направлению ускорения свободного падения), то

Следовательно, вес тела, ускорение которого совпадает по направлению с ускорением свободного падения, меньше веса покоящегося тела, а вес тела, ускорение которого противоположно направлению ускорения свободного падения, больше веса покоящегося тела. Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называют перегрузкой.

При свободном падении a=g. Из  формулы:P=m(g-a)    

следует, что в таком случае Р=0, т. е. вес отсутствует. Следовательно, если тела движутся только под действием силы тяжести (т. е. свободно падают), они находятся в состоянии невесомости.  Характерным признаком этого состояния является отсутствие у свободно падающих тел деформаций и внутренних напряжений, которые вызываются у покоящихся тел силой тяжести. Причина невесомости тел заключается в том, что сила тяжести сообщает свободно падающему телу и его опоре (или подвесу) одинаковые ускорения.

Источник: www.sites.google.com

Космос

О путешествиях к звездам люди мечтали издревле, начиная с тех времен, когда первые астрономы рассмотрели в примитивные телескопы иные планеты нашей системы и их спутники, а значит, по их мнению, они могли быть обитаемы.

С тех пор прошло много веков, но увы, межпланетные и тем более полеты к другим звездам невозможны и сейчас. А единственным внеземным объектом, где побывали исследователи, является Луна. Но уже в начале XX века ученые знали, что сила тяжести на других планетах отличается от нашей. Но почему? Что она собой представляет, отчего возникает и может ли быть губительной? Эти вопросы мы и разберем.

Немного физики

Еще Исаак Ньютон разработал теорию, согласно которой любые два объекта испытывают взаимную силу притяжения. В масштабах космоса и Вселенной в целом подобное явление проявляется очень явственно. Наиболее яркий пример – это наша планета и Луна, которая именно благодаря гравитации и вращается вокруг Земли. Видим проявление гравитации мы и в повседневной жизни, просто привыкли к нему и совсем не обращаем внимание. Это так называемая сила притяжения. Именно из-за нее мы не парим в воздухе, а спокойно ходим по земле. Также она способствует удержанию нашей атмосферы от постепенного улетучивания в космос. У нас она составляет условные 1 G, но какая сила тяжести на других планетах?

Марс

Марс наиболее похож по физическим данным на нашу планету. Конечно, жить там проблематично из-за отсутствия воздуха и воды, но он находится в так называемой зоне обитаемости. Правда, весьма условно. На нем нет ужасающей жары как на Венере, многовековых бурь как на Юпитере, и абсолютного холода как на Титане. И ученые последние десятилетия все не оставляют попыток придумать методы его терраформирования, создания пригодных для жизни условий без скафандров. Однако каково такое явление как сила тяжести на Марсе? Она составляет 0,38 g от земной, это примерно в два раза меньше. Это значит, что на красной планете можно скакать и прыгать гораздо выше, чем на Земле, и все тяжести весить будут также значительно меньше. И этого вполне достаточно для удержания не только его нынешней, «хилой» и жидкой атмосферы, но и гораздо более плотной.

Правда, говорить о терраформации пока рано, ведь для начала нужно хотя бы просто высадиться на него и наладить постоянные и надежные полеты. Но все же сила тяжести на Марсе вполне пригодна для обитания будущих поселенцев.

Венера

Еще одной самой близкой к нам планетой (кроме Луны) является Венера. Это мир с чудовищными условиями и невероятно плотной атмосферой, заглянуть за которую долгое время никому не удавалось. Ее наличие, кстати, открыл не кто иной как Михаил Ломоносов.

Атмосфера является причиной парникового эффекта и ужасающей средней температуры на поверхности в 467 градусов по Цельсию! На планете постоянно выпадают осадки из серной кислоты и кипят озера жидкого олова. Такая вот негостеприимная планета Венера. Сила тяжести ее составляет 0,904 G от земной, что почти идентично.

Она также является кандидатом на терраформирование, а впервые ее поверхности достигла советская исследовательская станция 17 августа 1970 года.

Юпитер

Еще одна планета Солнечной системы. Вернее, газовый гигант, состоящий в основном из водорода, который ближе к поверхности из-за чудовищного давления становится жидким. По подсчетам кстати, в его глубинах вполне возможно однажды вспыхнет термоядерная реакция, и у нас будет два солнца. Но если это и произойдет, то, мягко говоря, нескоро, так что беспокоиться не следует. Сила тяжести на Юпитере составляет 2,535 g относительно земной.

Луна

Как уже говорилось, единственным объектом нашей системы (кроме Земли), где побывали люди, является Луна. Правда, до сих пор не утихают споры, были ли те высадки реальностью или мистификацией. Тем не менее из-за ее малой массы сила тяжести на поверхности составляет всего 0,165 g от земной.

Влияние силы притяжения на живые организмы

Сила притяжения также оказывает различные воздействия на живых существ. Попросту говоря, когда будут открыты другие обитаемые миры, мы увидим, что их обитатели сильно отличаются друг от друга в зависимости от массы их планет. К примеру, будь Луна обитаема, то ее населяли бы очень высокие и хрупкие существа, и наоборот, на планете массой с Юпитер жители были бы очень низкие, крепкие и массивные. А иначе на слабых конечностях в таких условиях попросту не выживешь при всем желании.

Сила притяжения сыграет важную роль и при будущей колонизации того же Марса. Согласно законам биологии, если чем-то не пользуешься, то это постепенно атрофируется. Космонавтов с борта МКС на Земле встречают с креслами на колесах, так как в невесомости их мышцы задействованы очень мало, и даже регулярные силовые тренировки не помогают. Так что потомство колонистов на других планетах будет как минимум выше и физически слабее своих предков.

Так что мы разобрались с тем, какая сила тяжести на других планетах.

Источник: FB.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.