Menzione del concetto accelerazione caduta libera spesso accompagnati da esempi ed esperimenti da libri di testo scolastici, in cui oggetti di peso diverso (in particolare una penna e una moneta) venivano fatti cadere dalla stessa altezza. Sembra assolutamente ovvio che gli oggetti cadranno a terra a intervalli diversi (la piuma potrebbe non cadere affatto). Pertanto, i corpi non obbediscono a una sola regola specifica. Tuttavia, questo sembra essere dato per scontato solo ora, qualche tempo fa erano necessari esperimenti per confermarlo. I ricercatori hanno ragionevolmente ipotizzato che una certa forza agisca sulla caduta dei corpi, che influisce sul loro movimento e, di conseguenza, sulla velocità del movimento verticale. Questo è stato seguito da esperimenti non meno famosi con tubi di vetro con una moneta e una penna all'interno (per la purezza dell'esperimento). L'aria è stata evacuata dai tubi, dopo di che sono stati sigillati ermeticamente. Qual è stata la sorpresa dei ricercatori quando sia la penna che la moneta, nonostante il peso ovviamente diverso, cadono alla stessa velocità.

Questa esperienza è servita come base non solo per la creazione del concetto stesso. accelerazione di gravità(USP), ma anche per l'assunto che la caduta libera (cioè la caduta di un corpo su cui non agiscono forze opposte) sia possibile solo nel vuoto. Nell'aria, che è fonte di resistenza, tutti i corpi si muovono con accelerazione.

È così che è nato il concetto accelerazione di gravità, che ha la seguente definizione:

• la caduta dei corpi da uno stato di riposo sotto l'influenza della Terra.

A questo concetto è stato assegnato l'alfabeto g (zhe).

Sulla base di tali esperimenti, è diventato chiaro che l'USP è assolutamente caratteristico della Terra, poiché è noto che esiste una forza sul nostro pianeta che attira tutti i corpi sulla sua superficie. Tuttavia, è sorta un'altra domanda: come misurare questa quantità e a cosa corrisponde.

La soluzione alla prima domanda è stata trovata abbastanza rapidamente: gli scienziati, utilizzando una fotografia speciale, hanno registrato la posizione del corpo durante la caduta in diversi periodi di tempo. Risultò una cosa curiosa: tutti i corpi dentro questo posto Le terre cadono con la stessa accelerazione, che, tuttavia, varia leggermente a seconda del luogo specifico del pianeta. Allo stesso tempo, l'altezza da cui i corpi hanno iniziato il loro movimento non ha importanza: può essere 10, 100 o 200 metri.

È stato possibile scoprirlo: l'accelerazione di caduta libera sulla Terra è di circa 9,8 N/kg. In effetti, questo valore può essere compreso tra 9,78 N/kg e 9,83 N/kg. Tale differenza (sebbene piccola agli occhi del profano) è spiegata sia (che non è del tutto sferica, ma appiattita ai poli) che giornaliera.Di norma, per i calcoli viene preso il valore medio - 9,8 N / kg, con grandi numeri- arrotondato per eccesso a 10 N/kg.

g=9,8 N/kg

Sullo sfondo dei dati ottenuti, si può vedere che l'accelerazione della caduta libera su altri pianeti è diversa da quella sulla Terra. Gli scienziati sono giunti alla conclusione che può essere espresso con la seguente formula:

g= pianeti G x M/(pianeti R)(2)

parlando in parole povere: G (6.67. 10 (-11) m2/s2 ∙ kg)) deve essere moltiplicato per M - la massa del pianeta, divisa per R - il raggio del pianeta al quadrato. Per esempio, troviamo l'accelerazione di caduta libera sulla Luna. Sapendo che la sua massa è 7,3477·10(22) kg e il suo raggio è 1737,10 km, troviamo che USP=1,62 N/kg. Come puoi vedere, le accelerazioni sui due pianeti sono sorprendentemente diverse l'una dall'altra. In particolare, sulla Terra è quasi 6 volte di più! In poche parole, la Luna attrae oggetti sulla sua superficie con una forza 6 volte inferiore a quella terrestre. Ecco perché gli astronauti sulla luna, che vediamo in televisione, sembrano diventare più leggeri. Infatti perdono peso (non massa!). Il risultato sono effetti divertenti come saltare diversi metri, la sensazione di volare e lunghi passi.

Convertitore di lunghezza e distanza Convertitore di massa Solidi sfusi e alimenti Convertitore di volume Convertitore di area Convertitore di volume e unità ricette Convertitore di temperatura Convertitore di pressione, stress, modulo di Young Convertitore di energia e lavoro Convertitore di potenza Convertitore di forza Convertitore di tempo Convertitore di velocità lineare Convertitore di efficienza termica e risparmio di carburante vari sistemi calcolo Convertitore di unità di misura della quantità di informazioni Tassi di cambio Dimensioni Abbigliamento Donna e taglia di scarpe abbigliamento maschile Convertitore di velocità e velocità angolare Convertitore di accelerazione Convertitore di accelerazione angolare Convertitore di densità Convertitore di volume specifico Convertitore di momento di inerzia Convertitore di momento di forza Convertitore di coppia calore specifico Potere calorifico (in massa) Convertitore densità di energia e potere calorifico specifico (volume) Convertitore differenza di temperatura Convertitore coefficiente di dilatazione termica Convertitore resistenza termica Convertitore conducibilità termica Convertitore calore specifico Convertitore di densità del convertitore di potenza per esposizione all'energia e radiazioni termiche flusso di calore Convertitore del coefficiente di trasferimento del calore Convertitore del flusso volumetrico flusso di massa Convertitore di portata molare Convertitore di densità di flusso di massa Convertitore di concentrazione molare Convertitore di concentrazione di massa in soluzione Convertitore di viscosità dinamica (assoluta) Convertitore di viscosità cinematica Convertitore di tensione superficiale Convertitore di permeabilità al vapore Convertitore di permeabilità al vapore e velocità di trasferimento del vapore Convertitore di livello sonoro Convertitore di sensibilità del microfono Livello di pressione sonora (SPL) Convertitore Livello Convertitore di pressione sonora con pressione di riferimento selezionabile Convertitore di luminosità Convertitore di intensità luminosa Convertitore di illuminamento Convertitore di risoluzione per computer grafica Convertitore di frequenza e lunghezza d'onda Potenza ottica in diottrie e lunghezza focale Convertitore di potenza in diottrie e ingrandimento della lente (×). carica elettrica Convertitore di densità di carica lineare densità superficiale Carica Bulk Convertitore di densità di carica corrente elettrica Convertitore di densità di corrente lineare Convertitore di densità di corrente di superficie Convertitore di tensione campo elettrico Convertitore di potenziale elettrostatico e convertitore di tensione resistenza elettrica Convertitore del convertitore di resistività elettrica conduttività elettrica Convertitore di conducibilità elettrica Convertitore di induttanza di capacità Convertitore di misura del filo US Livelli in dBm (dBm o dBm), dBV (dBV), Watt, ecc. Unità Convertitore di forza magnetomotrice Convertitore di forza campo magnetico Convertitore flusso magnetico Radiazione del convertitore di induzione magnetica. Radioattività del convertitore di dose assorbita dalle radiazioni ionizzanti. Radiazione del convertitore di decadimento radioattivo. Radiazione del convertitore di dose di esposizione. Convertitore dose assorbita Convertitore prefisso decimale Trasferimento dati Unità tipografica e di imaging Convertitore unità di volume del legname Calcolo massa molare Sistema periodico elementi chimici DI Mendeleev

1 accelerazione gravitazionale [g] = 980,6649999999998 centimetro al secondo al secondo [cm/s²]

Valore iniziale

Valore convertito

decimetro al secondo al secondo metro al secondo al secondo chilometro al secondo al secondo ettometro al secondo al secondo decametro al secondo al secondo centimetro al secondo al secondo millimetro al secondo al secondo micrometro al secondo al secondo nanometro al secondo al secondo picometro al secondo al secondo femtometro al secondo al secondo attometro al secondo al secondo gal galileo miglio al secondo al secondo iarda al secondo al secondo piede al secondo al secondo pollici al secondo al secondo accelerazione di caduta libera accelerazione di caduta libera sul Sole accelerazione di caduta libera su Mercurio accelerazione di caduta libera su Venere Accelerazione in caduta libera sulla Luna Accelerazione in caduta libera su Marte Accelerazione in caduta libera su Giove Accelerazione in caduta libera su Saturno Accelerazione in caduta libera su Urano Accelerazione in caduta libera su Nettuno Accelerazione in caduta libera su Plutone Accelerazione in caduta libera su Haumea secondi per accelerare da 0 a 100 km /h secondi per accelerare da 0 a 200 km/h ac secondi per accelerare da 0 a 60 mph secondi per accelerare da 0 a 100 mph secondi per accelerare da 0 a 200 mph

Densità di carica apparente

Maggiori informazioni sull'accelerazione

Informazione Generale

L'accelerazione è un cambiamento nella velocità di un corpo in un certo periodo di tempo. Nel sistema SI, l'accelerazione viene misurata in metri al secondo al secondo. Vengono spesso utilizzate anche altre unità. L'accelerazione può essere costante, come l'accelerazione di un corpo in caduta libera, oppure può variare, come l'accelerazione di un'auto in movimento.

Ingegneri e designer tengono conto dell'accelerazione durante la progettazione e la costruzione di automobili. I conducenti utilizzano la conoscenza di quanto velocemente la loro auto accelera o rallenta durante la guida. La conoscenza dell'accelerazione aiuta anche i costruttori e gli ingegneri a prevenire o ridurre al minimo i danni causati da improvvise accelerazioni o decelerazioni associate a impatti o scosse, come in caso di collisione di automobili o durante i terremoti.

Protezione dall'accelerazione con strutture ammortizzanti e ammortizzanti

Se i costruttori tengono conto delle possibili accelerazioni, l'edificio diventa più resistente agli urti, il che aiuta a salvare vite umane durante i terremoti. In luoghi ad alta sismicità, come in Giappone, gli edifici sono costruiti su piattaforme speciali che riducono l'accelerazione e attenuano gli urti. Il design di queste piattaforme è simile alle sospensioni delle automobili. La sospensione semplificata viene utilizzata anche nelle biciclette. È più comunemente utilizzato sulle mountain bike per ridurre il disagio, le lesioni e i danni alla bicicletta dovuti a forti accelerazioni di impatto durante la guida su superfici irregolari. I ponti sono anche installati su staffe di sospensione per ridurre l'accelerazione che le auto in movimento su di esso impartiscono al ponte. Le accelerazioni causate dal movimento all'interno e all'esterno degli edifici disturbano i musicisti negli studi musicali. Per ridurlo, l'intero studio di registrazione è sospeso su dispositivi di smorzamento. Se un musicista allestisce uno studio di registrazione domestico in una stanza senza un sufficiente isolamento acustico, appenderlo in un edificio già costruito è molto difficile e costoso. A casa, solo il pavimento è installato su sospensioni. Poiché l'effetto dell'accelerazione diminuisce all'aumentare della massa su cui agisce, a volte vengono appesantiti pareti, pavimenti e soffitti invece di utilizzare ganci. I soffitti sono talvolta disposti anche sospesi, poiché ciò non è così difficile e costoso da fare, ma aiuta a ridurre la penetrazione del rumore esterno nella stanza.

Accelerazione in fisica

Secondo la seconda legge di Newton, la forza che agisce su un corpo è uguale al prodotto della massa e dell'accelerazione del corpo. La forza può essere calcolata usando la formula F = ma, dove F è la forza, m è la massa e a è l'accelerazione. Quindi la forza che agisce sul corpo cambia la sua velocità, cioè gli dà accelerazione. Secondo questa legge, l'accelerazione dipende non solo dall'entità della forza che spinge il corpo, ma dipende anche proporzionalmente dalla massa del corpo. Cioè, se la forza agisce su due corpi, A e B, e B è più pesante, allora B si muoverà con una minore accelerazione. Questa tendenza dei corpi a resistere a un cambiamento di accelerazione è chiamata inerzia.

L'inerzia è facile da vedere Vita di ogni giorno. Ad esempio, gli automobilisti non indossano il casco, mentre i motociclisti viaggiano solitamente con un casco, e spesso con uno diverso. indumenti protettivi, come giacche di pelle con rigonfiamenti. Uno dei motivi è che in una collisione con un'auto, una moto più leggera e un motociclista cambieranno la loro velocità più velocemente, cioè inizieranno a muoversi con un'accelerazione maggiore rispetto a un'auto. Se non è coperto da una moto, il motociclista probabilmente volerà fuori dal sedile della moto, poiché è anche più leggero di una moto. In ogni caso, il motociclista sarà gravemente ferito, mentre il conducente sarà molto meno ferito, poiché l'auto e il conducente riceveranno molta meno accelerazione nell'urto. Questo esempio non tiene conto della forza gravità; si presume essere trascurabile rispetto ad altre forze.

Accelerazione e moto circolare

Un corpo che si muove in un cerchio alla stessa velocità ha una velocità vettoriale variabile, poiché la sua direzione è in continua evoluzione. Cioè, questo corpo si muove con accelerazione. L'accelerazione è diretta verso l'asse di rotazione. In questo caso, è al centro del cerchio, che è la traiettoria del corpo. Questa accelerazione, così come la forza che la provoca, è chiamata centripeta. Secondo la terza legge di Newton, ogni forza ha una forza opposta che agisce nella direzione opposta. Nel nostro esempio, questa forza è chiamata centrifuga. È lei che tiene i carrelli sulle montagne russe, anche quando si muovono capovolti lungo rotaie circolari verticali. La forza centrifuga spinge i carrelli lontano dal centro del cerchio creato dalle rotaie in modo che vengano premuti contro le rotaie.

Accelerazione e gravità

L'attrazione gravitazionale dei pianeti è una delle principali forze che agisce sui corpi e dà loro accelerazione. Ad esempio, questa forza attrae i corpi vicini alla Terra sulla superficie della Terra. A causa di questa forza, un corpo che è stato rilasciato vicino alla superficie della Terra, e che non è influenzato da altre forze, è in caduta libera fino a quando non entra in collisione con la superficie della Terra. L'accelerazione di questo corpo, chiamata accelerazione di caduta libera, è di 9,80665 metri al secondo al secondo. Questa costante è chiamata g ed è spesso usata per determinare il peso di un corpo. Poiché, secondo la seconda legge di Newton, F \u003d ma, allora il peso, cioè la forza che agisce sul corpo, è il prodotto della massa e dell'accelerazione di caduta libera g. La massa corporea è facile da calcolare, quindi anche il peso è facile da trovare. Vale la pena notare che la parola "peso" nella vita di tutti i giorni spesso significa proprietà del corpo, massa e non forza.

L'accelerazione della caduta libera è diversa per i diversi pianeti e oggetti astronomici, poiché dipende dalla loro massa. L'accelerazione di caduta libera vicino al Sole è 28 volte maggiore di quella terrestre, vicino a Giove è 2,6 volte maggiore e vicino a Nettuno è 1,1 volte maggiore. L'accelerazione vicino ad altri pianeti è inferiore a quella terrestre. Ad esempio, l'accelerazione sulla superficie della Luna è pari a 0,17 dell'accelerazione sulla superficie della Terra.

Accelerazione e veicoli

Prove di accelerazione dell'auto

Ci sono una serie di test per misurare le prestazioni dei veicoli. Uno di loro mira a testare la loro accelerazione. Per fare ciò, misurare il tempo durante il quale l'auto accelera da 0 a 100 chilometri (62 miglia) all'ora. Nei paesi che non utilizzano il sistema metrico, viene verificata l'accelerazione da zero a 97 chilometri orari. Le auto con l'accelerazione più veloce raggiungono questa velocità in circa 2,3 secondi, che è inferiore al tempo impiegato da un corpo per raggiungere questa velocità in caduta libera. Ci sono anche programmi per cellulari, che aiutano a calcolare questo tempo di accelerazione utilizzando gli accelerometri integrati nel telefono. Tuttavia, è difficile dire quanto siano accurati tali calcoli.

Impatto dell'accelerazione sulle persone

Quando l'auto si muove in accelerazione, i passeggeri vengono tirati nella direzione opposta al movimento e all'accelerazione. Cioè, indietro - in accelerazione e avanti - in frenata. Durante gli arresti improvvisi, ad esempio durante una collisione, i passeggeri vengono spinti in avanti così bruscamente che possono essere sbalzati fuori dai sedili e urtare il rivestimento o i finestrini dell'auto. È anche probabile che rompano il vetro con il loro peso e volino fuori dall'auto. È a causa di questo pericolo che molti paesi hanno approvato leggi che impongono a tutte le auto nuove di avere le cinture di sicurezza. Molti paesi hanno anche legiferato che il conducente, tutti i bambini e almeno il passeggero sul sedile anteriore devono farlo allacciarsi le cinture sicurezza durante la guida.

I veicoli spaziali si muovono con grande accelerazione durante l'ingresso nell'orbita terrestre. Il ritorno sulla Terra, al contrario, è accompagnato da un forte rallentamento. Questo non solo mette a disagio gli astronauti, ma anche pericolosi, quindi seguono un corso di addestramento intensivo prima di andare nello spazio. Tale addestramento aiuta gli astronauti a sopportare più facilmente i sovraccarichi associati a un'elevata accelerazione. Anche i piloti di velivoli ad alta velocità seguono questo addestramento, poiché questi velivoli raggiungono un'elevata accelerazione. Senza allenamento, una forte accelerazione provoca un deflusso di sangue dal cervello e una perdita della visione dei colori, quindi - laterale, quindi - visione in generale e quindi - perdita di coscienza. Questo è pericoloso, dal momento che piloti e astronauti non possono pilotare un aereo o un'astronave in questo stato. Fino all'inizio dell'allenamento di sovraccarico requisito obbligatorio nell'addestramento di piloti e astronauti, le forze G elevate a volte finivano in incidenti e morti di piloti. L'addestramento aiuta a prevenire i blackout e consente a piloti e astronauti di sopportare un'accelerazione elevata per periodi di tempo più lunghi.

Oltre all'addestramento alla centrifuga descritto di seguito, agli astronauti e ai piloti viene insegnata una tecnica speciale per contrarre i muscoli addominali. In questo caso, i vasi sanguigni si restringono e meno sangue entra nella parte inferiore del corpo. Le tute anti-g aiutano anche a prevenire il deflusso di sangue dal cervello durante l'accelerazione, poiché i cuscini speciali incorporati in esse sono pieni di aria o acqua e esercitano pressione sullo stomaco e sulle gambe. Queste tecniche impediscono meccanicamente il deflusso del sangue, mentre l'allenamento in una centrifuga aiuta una persona ad aumentare la resistenza e ad abituarsi all'accelerazione elevata. La centrifuga stessa lo è tubo orizzontale con una cabina a un'estremità del tubo. Ruota su un piano orizzontale e crea condizioni con elevata accelerazione. La cabina è dotata di sospensione cardanica e può ruotare in diverse direzioni, fornendo un carico aggiuntivo. Durante l'addestramento, gli astronauti o i piloti indossano sensori e i medici monitorano le loro prestazioni, come il battito cardiaco. Ciò è necessario per garantire la sicurezza e aiuta anche a monitorare l'adattamento delle persone. La centrifuga può simulare sia l'accelerazione in condizioni normali che il rientro balistico durante gli incidenti. Gli astronauti che si allenano sulla centrifuga affermano di provare un forte disagio al torace e alla gola.

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Dopo aver studiato il corso di fisica, nella mente degli studenti sono presenti tutti i tipi di costanti e dei loro valori. Il tema della gravità e della meccanica non fa eccezione. Molto spesso, non possono rispondere alla domanda sul valore della costante gravitazionale. Ma risponderanno sempre inequivocabilmente che è presente nella legge di gravitazione universale.

Dalla storia della costante gravitazionale

È interessante notare che non esiste una tale quantità nel lavoro di Newton. È apparso in fisica molto più tardi. Per essere più precisi, solo all'inizio dell'Ottocento. Ma questo non significa che non esistesse. È solo che gli scienziati non l'hanno identificato e non l'hanno riconosciuto. valore esatto. A proposito, sul significato. La costante gravitazionale è costantemente raffinata, poiché è una frazione decimale con grande quantità cifre dopo il punto decimale preceduto da zero.

Proprio perché questo valore assume tale piccolo valore, spiega il fatto che l'azione delle forze gravitazionali è impercettibile sui piccoli corpi. Proprio a causa di questo moltiplicatore, la forza di attrazione risulta essere trascurabile.

Per la prima volta il fisico G. Cavendish ha stabilito per esperienza il valore che assume la costante gravitazionale. E accadde nel 1788.

Nei suoi esperimenti è stata utilizzata una bacchetta sottile. Era sospeso su un sottile filo di rame ed era lungo circa 2 metri. Alle estremità di questa canna sono state fissate due palline di piombo identiche di 5 cm di diametro, accanto a cui sono state poste grandi palline di piombo. Il loro diametro era già di 20 cm.

Quando le palline grandi e piccole si avvicinavano, l'asta girava. Ha parlato della loro attrazione. Dalle masse e dalle distanze note, nonché dalla forza di torsione misurata, è stato possibile scoprire in modo abbastanza accurato a cosa è uguale la costante gravitazionale.

E tutto è iniziato con la caduta libera dei corpi

Se posto nel vuoto del corpo peso diverso, poi cadono contemporaneamente. Soggetto alla loro caduta dalla stessa altezza e al suo inizio nello stesso momento. È stato possibile calcolare l'accelerazione con cui tutti i corpi cadono sulla Terra. Si è rivelato essere approssimativamente uguale a 9,8 m / s 2.

Gli scienziati hanno scoperto che la forza con cui tutto è attratto dalla Terra è sempre presente. Inoltre, questo non dipende dall'altezza a cui si muove il corpo. Un metro, un chilometro o centinaia di chilometri. Non importa quanto sia lontano il corpo, sarà attratto dalla Terra. Un'altra domanda è come il suo valore dipenderà dalla distanza?

Fu a questa domanda che il fisico inglese I. Newton trovò la risposta.

Ridurre la forza di attrazione dei corpi con la loro distanza

Per cominciare, ha avanzato l'ipotesi che la forza di gravità stia diminuendo. E il suo valore è inversamente correlato alla distanza al quadrato. Inoltre, questa distanza deve essere contata dal centro del pianeta. E ha fatto alcuni calcoli teorici.

Quindi questo scienziato ha utilizzato i dati degli astronomi sul movimento del satellite naturale della Terra: la Luna. Newton calcolò con quale accelerazione ruota attorno al pianeta e ottenne gli stessi risultati. Ciò ha testimoniato la veridicità del suo ragionamento e ha permesso di formulare la legge di gravitazione universale. La costante gravitazionale non era ancora nella sua formula. In questa fase, era importante identificare la dipendenza. Che è ciò che è stato fatto. La forza di gravità diminuisce in proporzione inversa alla distanza al quadrato dal centro del pianeta.

Alla legge di gravitazione universale

Newton continuò a pensare. Poiché la Terra attrae la Luna, allora lei stessa deve essere attratta dal Sole. Inoltre, la forza di tale attrazione deve anche obbedire alla legge da lui descritta. E poi Newton lo estese a tutti i corpi dell'universo. Pertanto, il nome della legge include la parola "universale".

Le forze di gravitazione universale dei corpi sono definite proporzionali al prodotto delle masse e inverse al quadrato della distanza. Successivamente, quando si determina il coefficiente, la formula della legge assume la forma seguente:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Contiene le seguenti designazioni:

La formula per la costante gravitazionale segue da questa legge:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Il valore della costante gravitazionale

Ora è il momento di numeri specifici. Poiché gli scienziati perfezionano costantemente questo valore, in anni diversi sono stati ufficialmente accettati numeri diversi. Ad esempio, secondo i dati del 2008, la costante gravitazionale è 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Sono passati tre anni e la costante è stata ricalcolata. Ora la costante gravitazionale è pari a 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Ma per gli scolari, nella risoluzione dei problemi, è lecito arrotondarlo a tale valore: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Qual è il significato fisico di questo numero?

Se sostituiamo numeri specifici nella formula data per la legge di gravitazione universale, si otterrà un risultato interessante. In un caso particolare, quando le masse dei corpi sono pari a 1 chilogrammo e si trovano a una distanza di 1 metro, la forza di gravità risulta essere uguale al numero stesso noto per la costante gravitazionale.

Cioè, il significato della costante gravitazionale è che mostra con quale forza tali corpi saranno attratti a una distanza di un metro. Il numero mostra quanto è piccola questa forza. Dopotutto, sono dieci miliardi in meno di uno. Non può nemmeno essere vista. Anche se i corpi vengono ingranditi cento volte, il risultato non cambierà in modo significativo. Rimarrà ancora molto meno dell'unità. Pertanto, diventa chiaro perché la forza di attrazione è evidente solo in quelle situazioni se almeno un corpo ha una massa enorme. Ad esempio, un pianeta o una stella.

In che modo la costante gravitazionale è correlata all'accelerazione di caduta libera?

Se confrontiamo due formule, una delle quali sarà per la gravità e l'altra per la legge di gravità della Terra, possiamo vedere uno schema semplice. La costante gravitazionale, la massa della Terra e il quadrato della distanza dal centro del pianeta costituiscono un fattore uguale all'accelerazione di caduta libera. Se lo scriviamo in una formula, otteniamo quanto segue:

• g = (G x M) : r 2 .

Inoltre, utilizza la seguente notazione:

A proposito, la costante gravitazionale può essere trovata anche da questa formula:

• G \u003d (g x r 2): M.

Se vuoi conoscere l'accelerazione della caduta libera a una certa altezza sopra la superficie del pianeta, allora la seguente formula ti tornerà utile:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, dove n è l'altezza sopra la superficie terrestre.

Problemi che richiedono la conoscenza della costante gravitazionale

Compito uno

Condizione. Qual è l'accelerazione di caduta libera su uno dei pianeti sistema solare come su Marte? È noto che la sua massa è 6,23 10 23 kg e il raggio del pianeta è 3,38 10 6 m.

Decisione. Devi usare la formula che è stata scritta per la Terra. Basta sostituire in esso i valori dati nell'attività. Si scopre che l'accelerazione di caduta libera sarà uguale al prodotto di 6,67 x 10 -11 e 6,23 x 10 23, che poi deve essere diviso per il quadrato 3,38 10 6 . Al numeratore, il valore è 41,55 x 10 12. E il denominatore sarà 11,42 x 10 12. I poteri saranno ridotti, quindi per la risposta è sufficiente conoscere il quoziente di due numeri.

Risposta: 3,64 m/s 2 .

Compito due

Condizione. Cosa si dovrebbe fare con i corpi per ridurre la loro forza di attrazione di 100 volte?

Decisione. Poiché la massa dei corpi non può essere modificata, la forza diminuirà a causa della loro rimozione l'una dall'altra. Cento si ottiene facendo quadrare 10. Ciò significa che la distanza tra loro dovrebbe diventare 10 volte maggiore.

Risposta: spostali a una distanza maggiore dell'originale 10 volte.

Di recente, un gruppo di scienziati australiani ha compilato una mappa gravitazionale estremamente accurata del nostro pianeta. Con il suo aiuto, i ricercatori hanno scoperto in quale luogo della Terra si trova di più Grande importanza accelerazione di caduta libera, e in cui - il più piccolo. E, cosa più interessante, entrambe queste anomalie si sono rivelate completamente diverse da quelle regioni in cui era stata precedentemente ipotizzata.

Ricordiamo tutti da scuola che l'ampiezza dell'accelerazione di caduta libera (g), che caratterizza la forza di gravità sul nostro pianeta, è 9,81 m/sec 2 . Ma poche persone pensano al fatto che questo valore è una media, cioè, in ogni punto specifico, l'oggetto cadrà con un'accelerazione più veloce o più lenta. Quindi, è noto da tempo che all'equatore la forza di attrazione è più debole a causa delle forze centrifughe che si creano durante la rotazione del pianeta e, di conseguenza, il valore di g sarà inferiore. Bene, ai poli è il contrario.

Inoltre, se ci pensi, secondo la legge di gravità, vicino a grandi masse, la forza di attrazione (dovrebbe essere maggiore e viceversa. Pertanto, in quelle parti della Terra dove la densità dei suoi costituenti rocce supera la media, il valore di g supererà leggermente 9,81 m / s 2, dove la loro densità non è particolarmente elevata, sarà inferiore. Tuttavia, a metà del secolo scorso, gli scienziati paesi diversi effettuato misurazioni di anomalie gravitazionali, sia positive che negative, hanno scoperto una cosa interessante - infatti, vicino grandi montagne l'accelerazione gravitazionale è inferiore alla media. Ma nelle profondità oceaniche (soprattutto nelle aree delle trincee) è più alto.

Ciò è spiegato dal fatto che l'effetto di attrazione delle catene montuose stesse è completamente compensato dal deficit di massa sottostante, poiché accumuli di materia di densità relativamente bassa si verificano ovunque sotto aree ad alto rilievo. Ma il fondale oceanico, al contrario, è composto da rocce molto più dense delle montagne - da qui il maggior valore di g. Quindi possiamo tranquillamente concludere che in realtà la gravità terrestre non è la stessa in tutto il pianeta, perché, in primo luogo, la Terra non è una sfera perfetta e, in secondo luogo, non ha una densità uniforme.

A lungo gli scienziati stavano per fare una mappa gravitazionale del nostro pianeta per vedere dove esattamente il valore dell'accelerazione di caduta libera è maggiore del valore medio e dove è inferiore. Tuttavia, ciò è diventato possibile solo nel secolo in corso - quando sono diventate disponibili numerose misurazioni degli accelerometri dei satelliti della NASA e dell'Agenzia spaziale europea - queste misurazioni riflettono accuratamente il campo gravitazionale del pianeta nella regione di diversi chilometri. Inoltre, ora c'è anche la possibilità di un'elaborazione normale di tutta questa impensabile serie di dati: se un computer convenzionale impiegasse circa cinque anni su questo, un supercomputer può produrre un risultato dopo tre settimane di lavoro.

Restava solo da aspettare che ci fossero scienziati che non avrebbero avuto paura di un simile lavoro. E di recente è successo: il dottor Christian Hert della Curtin University (Australia) ei suoi colleghi sono stati finalmente in grado di combinare i dati sulla gravità dei satelliti e le informazioni topografiche. Di conseguenza, hanno ottenuto mappa dettagliata anomalie gravitazionali, che comprende più di 3 miliardi di punti con una risoluzione di circa 250 m nell'area compresa tra 60° nord e 60° di latitudine sud. Pertanto, copriva circa l'80% della terra terrestre.

È interessante questa carta ha eliminato le idee sbagliate tradizionali, secondo cui il valore più piccolo dell'accelerazione di gravità si osserva all'equatore (9,7803 m / s²) e il più grande (9,8322 m / s²) - al Polo Nord. Hurt e i suoi colleghi hanno installato un paio di nuovi campioni - quindi, secondo la loro ricerca, l'attrazione più piccola si osserva sul monte Huascaran in Perù (9,7639 m / s²), che non si trova ancora sull'equatore, a circa mille chilometri dal Sud. E il valore più grande di g è stato registrato sulla superficie dell'Oceano Artico (9,8337 m / s²) in un luogo a cento chilometri dal polo.

"Huascarán è stata un po' una sorpresa perché si trova a circa mille chilometri a sud dell'equatore. L'aumento della gravità quando ci si allontana dall'equatore è più che compensato dall'altezza della montagna e dalle anomalie locali", afferma lo studio autore principale Dr. Hurt. Commentando le conclusioni del suo gruppo, fornisce il seguente esempio: immagina che nella regione del Monte Uskaran e nell'Oceano Artico, una persona cada da un'altezza di cento metri. Quindi, nell'Artico, raggiungerà la superficie del nostro pianeta 16 volte a Mosca prima. E quando un gruppo di osservatori che ha registrato questo evento si sposta da lì alle Ande peruviane, ognuno di loro perderà l'1% del proprio peso.