Menționarea conceptului accelerare cădere liberă adesea însoțite de exemple și experimente din manualele școlare, în care obiecte de greutate diferită (în special, un stilou și o monedă) au fost aruncate de la aceeași înălțime. Pare absolut evident că obiectele vor cădea la pământ la intervale diferite (pena poate să nu cadă deloc). Prin urmare, corpurile nu se supun doar unei singure reguli specifice. Cu toate acestea, acest lucru pare să fie considerat de la sine înțeles abia acum, cu ceva timp în urmă au fost necesare experimente pentru a confirma acest lucru. Cercetătorii au presupus în mod rezonabil că o anumită forță acționează asupra căderii corpurilor, ceea ce afectează mișcarea acestora și, ca urmare, viteza de mișcare verticală. Au urmat experimente nu mai puțin celebre cu tuburi de sticlă cu o monedă și un stilou în interior (pentru puritatea experimentului). Aerul a fost evacuat din tuburi, după care acestea au fost sigilate ermetic. Care a fost surpriza cercetătorilor când atât pixul, cât și moneda, în ciuda greutății evident diferite, cad cu aceeași viteză.

Această experiență a servit ca bază nu numai pentru crearea conceptului în sine. accelerarea gravitației(USP), dar și pentru ipoteza că căderea liberă (adică căderea unui corp asupra căruia nu acționează forțe opuse) este posibilă doar în vid. În aer, care este o sursă de rezistență, toate corpurile se mișcă cu accelerație.

Așa a apărut conceptul accelerarea gravitației, care are următoarea definiție:

• caderea corpurilor din starea de repaus sub influenta Pamantului.

Acest concept a primit alfabetul g (zhe).

Pe baza unor astfel de experimente, a devenit clar că USP este absolut caracteristic Pământului, deoarece se știe că există o forță pe planeta noastră care atrage toate corpurile la suprafața sa. Cu toate acestea, a apărut o altă întrebare: cum se măsoară această cantitate și cu ce este egală.

Soluția la prima întrebare a fost găsită destul de repede: oamenii de știință, folosind fotografii speciale, au înregistrat poziția corpului în timpul căderii în diferite perioade de timp. S-a dovedit un lucru curios: toate cadavrele din interior acest loc Pământul cad cu aceeași accelerație, care, totuși, variază oarecum în funcție de locul specific de pe planetă. În același timp, înălțimea de la care corpurile și-au început mișcarea nu contează: poate fi de 10, 100 sau 200 de metri.

S-a putut afla: accelerația căderii libere pe Pământ este de aproximativ 9,8 N/kg. De fapt, această valoare poate fi în intervalul de la 9,78 N/kg până la 9,83 N/kg. O astfel de diferență (deși mică în ochii neprofesionului) este explicată atât (care nu este destul de sferică, dar turtită la poli), cât și zilnic. De regulă, valoarea medie este luată pentru calcule - 9,8 N / kg, cu numere mari- rotunjit la 10 N/kg.

g=9,8 N/kg

Pe fondul datelor obținute, se poate observa că accelerația căderii libere pe alte planete diferă de cea de pe Pământ. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că poate fi exprimat prin următoarea formulă:

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

vorbind in termeni simpli: G (6,67. 10 (-11) m2/s2 ∙ kg)) trebuie înmulțit cu M - masa planetei, împărțit la R - raza planetei la pătrat. De exemplu, să găsim accelerația căderii libere pe Lună. Știind că masa sa este de 7,3477·10(22) kg, iar raza sa este de 1737,10 km, aflăm că USP=1,62 N/kg. După cum puteți vedea, accelerațiile de pe cele două planete sunt izbitor de diferite una de cealaltă. În special, pe Pământ este de aproape 6 ori mai mult! Mai simplu spus, Luna atrage obiecte de pe suprafața sa cu o forță care este de 6 ori mai mică decât Pământul. De aceea, astronauții de pe Lună, pe care îi vedem la televizor, par să devină mai ușori. De fapt, ei pierd în greutate (nu în masă!). Rezultatul sunt efecte distractive precum sărituri de câțiva metri, senzația de zbor și pași lungi.

Convertor de lungime și distanță Convertor de masă Convertor de solide și de volum alimentar în vrac Convertor de zonă Convertor de volum și unități în Rețete Convertor de temperatură Convertor de presiune, stres, modul Young Convertor de energie și lucru Convertor de putere Convertor de forță Convertor de timp Convertor de viteză liniar Unghi plat Eficiență termică și economia de combustibil Convertor Număr la diverse sisteme calcul Convertor de unități de măsură a cantității de informații Rate de schimb Dimensiuni Îmbrăcăminte pentru femeiși Mărimea pantofilor îmbrăcăminte pentru bărbați Convertor de viteză și viteză unghiulară Convertor de accelerație Convertor de accelerație unghiulară Convertor de densitate Convertor de volum specific Convertor de moment de inerție Convertor de moment de forță Convertor de cuplu căldura specifică Puterea calorică (în masă) Densitatea energiei și puterea calorică specifică (volum) Convertor Convertor diferență de temperatură Convertor Coeficient de expansiune termică Convertor rezistență termică Convertor Conductivitate termică Convertor căldura specifică Expunerea la energie și radiația termică Convertor de putere Convertor de densitate flux de caldura Convertor de coeficient de transfer de căldură Convertor de debit de volum Convertor flux de masă Convertor debit molar Convertor de densitate flux de masă Convertor de concentrație molară Convertor de concentrație de masă în soluție Convertor de viscozitate dinamică (absolută) Convertor de viscozitate cinematică Convertor de tensiune de suprafață Convertor de permeabilitate la vapori Convertor de permeabilitate la vapori și de viteză de transfer de vapori Convertor de nivel sonor Convertor de sensibilitate a microfonului (S SoundPL) Convertor Nivel Convertor presiune acustică cu presiune de referință selectabilă Convertor de luminozitate Convertor de intensitate luminoasă Convertor de iluminare Convertor de rezoluție grafică computerizată Convertor de frecvență și lungime de undă Putere optică în dioptrii și distanta focala Putere în dioptrii și convertizor de mărire a lentilei (×). incarcare electrica Convertor liniar de densitate de încărcare Convertor densitatea suprafeței Convertor de densitate de încărcare în vrac curent electric Convertor de densitate de curent liniar Convertor de densitate de curent de suprafață Convertor de tensiune câmp electric Convertor electrostatic de potențial și tensiune rezistență electrică Convertor de rezistivitate electrică Convertor conductivitate electrică Convertor de conductivitate electrică Convertor de capacitate de inductanță Convertor de sârmă din SUA Niveluri în dBm (dBm sau dBm), dBV (dBV), wați etc. Unități Convertor de forță magnetomotor Convertor de putere camp magnetic Convertor flux magnetic Convertor de inducție magnetică radiații. Radiații ionizante absorbite de doză Convertor Radioactivitate. Radiație Convertor Dezintegrare Radioactivă. Radiație de convertizor de doză de expunere. Convertor de doză absorbită Convertor de prefix zecimal Transfer de date Convertor de unități tipografice și de imagistică Convertor de unități de volum de lemn Calcul Masă molară Sistem periodic elemente chimice D. I. Mendeleev

1 accelerație gravitațională [g] = 980,664999999998 centimetru pe secundă pe secundă [cm/s²]

Valoarea initiala

Valoare convertită

decimetru pe secundă pe secundă metru pe secundă pe secundă kilometru pe secundă pe secundă hectometru pe secundă pe secundă decametru pe secundă pe secundă centimetru pe secundă pe secundă milimetru pe secundă pe secundă micrometru pe secundă pe secundă nanometru pe secundă pe secundă picometru pe secundă pe secundă femtometru pe secundă pe secundă attometru pe secundă pe secundă gal galileo mile pe secundă pe secundă yard pe secundă pe secundă picior pe secundă pe secundă inch pe secundă pe secundă accelerație cădere liberă accelerație cădere liberă pe Soare accelerație cădere liberă pe Mercur accelerare cădere liberă pe Venus Accelerație de cădere liberă pe Lună Accelerație de cădere liberă pe Marte Accelerație de cădere liberă pe Jupiter Accelerație de cădere liberă pe Saturn Accelerație de cădere liberă pe Uranus Accelerație de cădere liberă pe Neptun Accelerație de cădere liberă pe Pluto Accelerație de cădere liberă pe Haumea secunde pentru a accelera de la 0 la 100 km /h secunde pentru a accelera de la 0 la 200 km/h AC secunde pentru a accelera de la 0 la 60 mph secunde pentru a accelera de la 0 la 100 mph secunde pentru a accelera de la 0 la 200 mph

Densitatea de încărcare în vrac

Mai multe despre accelerare

Informatii generale

Accelerația este o modificare a vitezei unui corp într-o anumită perioadă de timp. În sistemul SI, accelerația este măsurată în metri pe secundă pe secundă. Alte unități sunt, de asemenea, adesea folosite. Accelerația poate fi constantă, cum ar fi accelerația unui corp în cădere liberă, sau poate varia, cum ar fi accelerația unei mașini în mișcare.

Inginerii și designerii iau în considerare accelerația atunci când proiectează și construiesc mașini. Șoferii folosesc cunoștințele despre cât de repede mașina lor accelerează sau încetinește în timp ce conduc. Cunoștințele privind accelerarea ajută, de asemenea, constructorii și inginerii să prevină sau să minimizeze daunele cauzate de accelerarea sau decelerația bruscă asociată cu impacturi sau șocuri, cum ar fi în cazul coliziunilor de mașini sau în timpul cutremurelor.

Protecție împotriva accelerației cu structuri de absorbție și amortizare a șocurilor

Dacă constructorii iau în considerare posibilele accelerații, clădirea devine mai rezistentă la șocuri, ceea ce ajută la salvarea de vieți în timpul cutremurelor. În locurile cu seismicitate ridicată, cum ar fi în Japonia, clădirile sunt construite pe platforme speciale care reduc accelerația și atenuează șocurile. Designul acestor platforme este similar cu suspensia din mașini. Suspensia simplificată este folosită și la biciclete. Este folosit mai frecvent pe bicicletele de munte pentru a reduce disconfortul, rănirea și deteriorarea bicicletei din cauza accelerațiilor puternice de impact atunci când călătoriți pe suprafețe neuniforme. Poduri sunt, de asemenea, instalate pe suporturi de suspensie pentru a reduce accelerația pe care mașinile care se deplasează pe el o conferă podului. Accelerațiile cauzate de mișcarea în interiorul și în exteriorul clădirilor deranjează muzicienii din studiourile de muzică. Pentru a o reduce, întregul studio de înregistrare este suspendat pe dispozitive de amortizare. Dacă un muzician instalează un studio de înregistrare acasă într-o cameră fără izolare fonică suficientă, atunci agățarea acestuia într-o clădire deja construită este foarte dificilă și costisitoare. Acasă, doar podeaua este instalată pe suspensii. Deoarece efectul accelerației scade odată cu creșterea masei asupra căreia acționează, pereții, podelele și tavanele sunt uneori cântăriți în loc de a folosi umerase. Plafoanele sunt uneori aranjate suspendate, deoarece acest lucru nu este atât de dificil și costisitor de făcut, dar ajută la reducerea pătrunderii zgomotului exterior în cameră.

Accelerația în fizică

Conform celei de-a doua legi a lui Newton, forța care acționează asupra unui corp este egală cu produsul dintre masa și accelerația corpului. Forța poate fi calculată folosind formula F = ma, unde F este forța, m este masa și a este accelerația. Deci forța care acționează asupra corpului își schimbă viteza, adică îi dă accelerație. Conform acestei legi, accelerația depinde nu numai de mărimea forței care împinge corpul, ci depinde și proporțional de masa corpului. Adică, dacă forța acționează asupra a două corpuri, A și B, iar B este mai greu, atunci B se va mișca cu o accelerație mai mică. Această tendință a corpurilor de a rezista unei schimbări de accelerație se numește inerție.

Inerția este ușor de văzut în interior Viata de zi cu zi. De exemplu, șoferii nu poartă cască, în timp ce motocicliștii călătoresc de obicei cu o cască și adesea cu una diferită. îmbrăcăminte de protecție, cum ar fi jachete de piele cu umflături. Unul dintre motive este că, în cazul unei coliziuni cu o mașină, o motocicletă mai ușoară și un motociclist își vor schimba viteza mai repede, adică vor începe să se miște cu o accelerație mai mare decât o mașină. Dacă nu este acoperit de o motocicletă, atunci motociclistul va zbura probabil de pe scaunul motocicletei, deoarece este chiar mai ușor decât o motocicletă. În orice caz, motociclistul va fi grav rănit, în timp ce șoferul va fi mult mai puțin rănit, deoarece mașina și șoferul vor primi mult mai puține accelerații în coliziune. Acest exemplu nu ia în considerare forța gravitatie; se presupune că este neglijabilă în comparaţie cu alte forţe.

Accelerație și mișcare circulară

Un corp care se mișcă într-un cerc cu aceeași viteză are o viteză vectorială variabilă, deoarece direcția sa se schimbă constant. Adică acest corp se mișcă cu accelerație. Accelerația este îndreptată spre axa de rotație. În acest caz, se află în centrul cercului, care este traiectoria corpului. Această accelerație, precum și forța care o provoacă, se numesc centripetă. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, fiecare forță are o forță opusă care acționează în direcția opusă. În exemplul nostru, această forță se numește centrifugă. Ea este cea care ține cărucioarele pe roller coaster, chiar și atunci când se deplasează cu susul în jos de-a lungul șinelor circulare verticale. Forța centrifugă împinge cărucioarele departe de centrul cercului creat de șine, astfel încât acestea să fie presate pe șine.

Accelerație și gravitație

Atracția gravitațională a planetelor este una dintre principalele forțe care acționează asupra corpurilor și le dă accelerație. De exemplu, această forță atrage corpurile din apropierea Pământului la suprafața Pământului. Datorită acestei forțe, un corp care a fost eliberat lângă suprafața Pământului și care nu este afectat de nicio altă forță, se află în cădere liberă până când se ciocnește de suprafața Pământului. Accelerația acestui corp, numită accelerația căderii libere, este de 9,80665 metri pe secundă pe secundă. Această constantă se numește g și este adesea folosită pentru a determina greutatea unui corp. Deoarece, conform celei de-a doua legi a lui Newton, F \u003d ma, atunci greutatea, adică forța care acționează asupra corpului, este produsul dintre masa și accelerația de cădere liberă g. Masa corporală este ușor de calculat, așa că și greutatea este ușor de găsit. Este demn de remarcat faptul că cuvântul „greutate” în viața de zi cu zi înseamnă adesea proprietatea corpului, a masei și nu a forței.

Accelerația în cădere liberă este diferită pentru diferite planete și obiecte astronomice, deoarece depinde de masa lor. Accelerația de cădere liberă în apropierea Soarelui este de 28 de ori mai mare decât cea a Pământului, lângă Jupiter este de 2,6 ori mai mare, iar lângă Neptun este de 1,1 ori mai mare. Accelerația în apropierea altor planete este mai mică decât cea a Pământului. De exemplu, accelerația de la suprafața Lunii este egală cu 0,17 din accelerația de la suprafața Pământului.

Accelerație și vehicule

Teste de accelerație auto

Există o serie de teste pentru a măsura performanța vehiculelor. Unul dintre ele își propune să le testeze accelerația. Pentru a face acest lucru, măsurați timpul în care mașina accelerează de la 0 la 100 de kilometri (62 mile) pe oră. În țările care nu utilizează sistemul metric, este verificată accelerația de la zero la 60 mile (97 de kilometri) pe oră. Mașinile cu cea mai rapidă accelerație ating această viteză în aproximativ 2,3 secunde, ceea ce este mai puțin decât timpul necesar unui corp pentru a atinge această viteză în cădere liberă. Există chiar și programe pentru telefoane mobile, care ajută la calcularea acestui timp de accelerație folosind accelerometrele încorporate ale telefonului. Cu toate acestea, este dificil de spus cât de precise sunt astfel de calcule.

Impactul accelerației asupra oamenilor

Când mașina se mișcă cu accelerație, pasagerii sunt trași în direcția opusă mișcării și accelerației. Adică înapoi - la accelerare și înainte - la frânare. În timpul opririlor bruște, cum ar fi în timpul unei coliziuni, pasagerii sunt smuciți înainte atât de puternic încât pot fi aruncați de pe scaune și pot lovi tapițeria sau geamurile mașinii. Este chiar probabil ca ei să spargă geamul cu greutatea lor și să zboare din mașină. Din cauza acestui pericol, multe țări au adoptat legi care cer ca toate mașinile noi să aibă centuri de siguranță. Multe țări au legiferat, de asemenea, că șoferul, toți copiii și cel puțin pasagerul de pe scaunul din față trebuie încleștați-vă siguranta in timpul conducerii.

Navele spațiale se mișcă cu o accelerație mare în timpul intrării pe orbita Pământului. Întoarcerea pe Pământ, dimpotrivă, este însoțită de o încetinire bruscă. Acest lucru nu numai că îi face pe astronauți incomozi, ci și periculoși, așa că trec printr-un curs intensiv de pregătire înainte de a merge în spațiu. Un astfel de antrenament îi ajută pe astronauți să suporte mai ușor supraîncărcările asociate cu accelerația mare. Piloții aeronavelor de mare viteză sunt, de asemenea, supuși acestei pregătiri, deoarece aceste aeronave ating o accelerație mare. Fără antrenament, o accelerare bruscă provoacă o scurgere de sânge din creier și pierderea vederii culorii, apoi - laterală, apoi - vedere în general și apoi - pierderea conștienței. Acest lucru este periculos, deoarece piloții și astronauții nu pot pilota o aeronavă sau o navă spațială în această stare. Până a început antrenamentul la suprasarcină cerinta obligatorieîn pregătirea piloților și astronauților, forțele g de accelerație mare s-au terminat uneori cu accidente și decese ale piloților. Antrenamentul ajută la prevenirea întreruperilor de curent și le permite piloților și astronauților să suporte accelerații mari pentru perioade mai lungi de timp.

Pe lângă antrenamentul cu centrifuga descris mai jos, astronauților și piloților li se învață o tehnică specială de contractare a mușchilor abdominali. În acest caz, vasele de sânge se îngustează și mai puțin sânge intră în corpul inferior. Costumele anti-g ajută, de asemenea, la prevenirea fluxului de sânge din creier în timpul accelerării, deoarece pernele speciale încorporate în ele sunt umplute cu aer sau apă și pun presiune pe stomac și pe picioare. Aceste tehnici împiedică scurgerea sângelui în mod mecanic, în timp ce antrenamentul într-o centrifugă ajută o persoană să mărească rezistența și să se obișnuiască cu accelerația mare. Centrifuga în sine este conductă orizontală cu o cabină la un capăt al conductei. Se rotește într-un plan orizontal și creează condiții cu accelerație mare. Cabina este echipată cu o suspensie cu cardan și se poate roti în diferite direcții, oferind încărcare suplimentară. În timpul antrenamentului, astronauții sau piloții poartă senzori, iar medicii le monitorizează performanța, cum ar fi pulsul. Acest lucru este necesar pentru a asigura siguranța și, de asemenea, ajută la monitorizarea adaptării oamenilor. Centrifuga poate simula atât accelerația în condiții normale, cât și reintrarea balistică în timpul accidentelor. Astronauții care se antrenează pe centrifugă spun că experimentează disconfort sever în piept și gât.

Vi se pare dificil să traduceți unitățile de măsură dintr-o limbă în alta? Colegii sunt gata să vă ajute. Postați o întrebare la TCTermsși în câteva minute vei primi un răspuns.

După ce a studiat cursul de fizică în mintea studenților sunt tot felul de constante și valorile lor. Tema gravitației și mecanicii nu face excepție. Cel mai adesea, ei nu pot răspunde la întrebarea ce valoare are constanta gravitațională. Dar ei vor răspunde întotdeauna fără echivoc că este prezent în legea gravitației universale.

Din istoria constantei gravitaționale

Interesant este că nu există o asemenea cantitate în opera lui Newton. A apărut în fizică mult mai târziu. Mai precis, abia la începutul secolului al XIX-lea. Dar asta nu înseamnă că ea nu a existat. Doar că oamenii de știință nu l-au identificat și nu l-au recunoscut. valoare exacta. Apropo, despre sens. Constanta gravitațională este rafinată constant, deoarece este o fracție zecimală cu o cantitate mare cifre după virgulă zecimală precedate de zero.

Tocmai pentru că această valoare ia astfel valoare mică, explică faptul că acţiunea forţelor gravitaţionale este imperceptibilă asupra corpurilor mici. Doar datorită acestui multiplicator, forța de atracție se dovedește a fi neglijabilă.

Pentru prima dată, fizicianul G. Cavendish a stabilit prin experiență valoarea pe care o ia constanta gravitațională. Și s-a întâmplat în 1788.

În experimentele sale, a fost folosită o tijă subțire. Era suspendată pe un fir subțire de cupru și avea aproximativ 2 metri lungime. Două bile identice de plumb cu diametrul de 5 cm au fost atașate de capetele acestei tije.Lângă acestea au fost așezate bile mari de plumb. Diametrul lor era deja de 20 cm.

Când bile mari și mici se apropiau, tija s-a întors. Vorbea despre atracția lor. Din masele și distanțele cunoscute, precum și din forța de răsucire măsurată, s-a putut afla destul de precis cu ce este egală constanta gravitațională.

Și totul a început cu căderea liberă a corpurilor

Dacă este plasat în golul corpului greutate diferită, apoi cad in acelasi timp. Sub rezerva căderii lor de la aceeași înălțime și începutului ei în același timp. A fost posibil să se calculeze accelerația cu care toate corpurile cad pe Pământ. Sa dovedit a fi aproximativ egal cu 9,8 m / s 2.

Oamenii de știință au descoperit că forța cu care totul este atras de Pământ este întotdeauna prezentă. Mai mult, acest lucru nu depinde de înălțimea la care se mișcă corpul. Un metru, un kilometru sau sute de kilometri. Indiferent cât de departe este corpul, acesta va fi atras de Pământ. O altă întrebare este cum va depinde valoarea sa de distanță?

La această întrebare a găsit răspunsul fizicianul englez I. Newton.

Reducerea forței de atracție a corpurilor cu distanța lor

Pentru început, el a prezentat presupunerea că forța gravitației este în scădere. Și valoarea sa este invers legată de distanța la pătrat. Mai mult, această distanță trebuie socotită de la centrul planetei. Și am făcut niște calcule teoretice.

Apoi, acest om de știință a folosit datele astronomilor despre mișcarea satelitului natural al Pământului - Luna. Newton a calculat cu ce accelerație se învârte în jurul planetei și a obținut aceleași rezultate. Aceasta a mărturisit veridicitatea raționamentului său și a făcut posibilă formularea legii gravitației universale. Constanta gravitațională nu era încă în formula lui. În această etapă, a fost important să se identifice dependența. Ceea ce s-a făcut. Forța gravitației scade invers proporțional cu distanța la pătrat de la centrul planetei.

La legea gravitației universale

Newton continuă să se gândească. Deoarece Pământul atrage Luna, atunci ea însăși trebuie să fie atrasă de Soare. Mai mult, forța unei astfel de atracție trebuie să se supună și legii descrise de el. Și apoi Newton a extins-o la toate corpurile universului. Prin urmare, denumirea legii include cuvântul „universal”.

Forțele de gravitație universală ale corpurilor sunt definite ca fiind proporționale cu produsul maselor și inverse cu pătratul distanței. Ulterior, la determinarea coeficientului, formula legii a luat următoarea formă:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Conține următoarele denumiri:

Din această lege rezultă formula constantei gravitaționale:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Valoarea constantei gravitaționale

Acum este timpul pentru anumite numere. Deoarece oamenii de știință rafinează în mod constant această valoare, în ani diferiti au fost acceptate oficial numere diferite. De exemplu, conform datelor pentru 2008, constanta gravitațională este 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Au trecut trei ani – iar constanta a fost recalculată. Acum constanta gravitațională este egală cu 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Dar pentru școlari, în rezolvarea problemelor, este permisă rotunjirea acesteia la o astfel de valoare: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Care este semnificația fizică a acestui număr?

Dacă substituim numere specifice în formula dată pentru legea gravitației universale, atunci se va obține un rezultat interesant. Într-un caz particular, când masele corpurilor sunt egale cu 1 kilogram și sunt situate la o distanță de 1 metru, forța gravitațională se dovedește a fi egală cu numărul cunoscut pentru constanta gravitațională.

Adică sensul constantei gravitaționale este că arată cu ce forță vor fi atrase astfel de corpuri la o distanță de un metru. Numărul arată cât de mică este această forță. La urma urmei, este cu zece miliarde mai puțin decât unul. Ea nici măcar nu poate fi văzută. Chiar dacă corpurile sunt mărite de o sută de ori, rezultatul nu se va schimba semnificativ. Va rămâne în continuare mult mai puțin decât unitate. Prin urmare, devine clar de ce forța de atracție este vizibilă doar în acele situații dacă cel puțin un corp are o masă uriașă. De exemplu, o planetă sau o stea.

Cum este legată constanta gravitațională de accelerația în cădere liberă?

Dacă comparăm două formule, dintre care una va fi pentru gravitație, iar cealaltă pentru legea gravitației Pământului, putem vedea un model simplu. Constanta gravitațională, masa Pământului și pătratul distanței de la centrul planetei formează un factor care este egal cu accelerația căderii libere. Dacă scriem asta într-o formulă, obținem următoarele:

• g = (G x M): r2.

În plus, folosește următoarea notație:

Apropo, constanta gravitațională poate fi găsită și din această formulă:

• G \u003d (g x r 2): M.

Dacă doriți să cunoașteți accelerația căderii libere la o anumită înălțime deasupra suprafeței planetei, atunci următoarea formulă vă va fi utilă:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, unde n este înălțimea deasupra suprafeței Pământului.

Probleme care necesită cunoașterea constantei gravitaționale

Sarcina unu

Condiție. Care este accelerația în cădere liberă pe una dintre planete sistem solar ca pe Marte? Se știe că masa sa este de 6,23 10 23 kg, iar raza planetei este de 3,38 10 6 m.

Soluţie. Trebuie să utilizați formula care a fost scrisă pentru Pământ. Doar înlocuiți în el valorile date în sarcină. Se dovedește că accelerația gravitației va fi egală cu produsul dintre 6,67 x 10 -11 și 6,23 x 10 23, care apoi trebuie împărțit la pătratul 3,38 10 6 . La numărător, valoarea este 41,55 x 10 12. Și numitorul va fi 11,42 x 10 12. Exponenții vor scădea, așa că pentru răspuns este suficient să aflați câtul a două numere.

Răspuns: 3,64 m/s 2 .

Sarcina a doua

Condiție. Ce ar trebui făcut cu corpurile pentru a-și reduce forța de atracție de 100 de ori?

Soluţie. Deoarece masa corpurilor nu poate fi modificată, forța va scădea datorită îndepărtării lor unele de altele. O sută se obține prin pătratul 10. Aceasta înseamnă că distanța dintre ele ar trebui să devină de 10 ori mai mare.

Răspuns: mutați-le la o distanță mai mare decât cea originală de 10 ori.

Recent, un grup de oameni de știință australieni a alcătuit o hartă gravitațională extrem de precisă a planetei noastre. Cu ajutorul acestuia, cercetătorii au descoperit în ce loc de pe Pământ cel mai mult mare importanță accelerarea căderii libere, și în care - cel mai mic. Și, cel mai interesant, ambele anomalii s-au dovedit a fi complet diferite de acele regiuni în care a fost presupus anterior.

Cu toții ne amintim de la școală că magnitudinea accelerației de cădere liberă (g), care caracterizează forța gravitațională pe planeta noastră, este de 9,81 m/s 2 . Dar puțini oameni se gândesc la faptul că această valoare este o medie, adică, de fapt, în fiecare loc anume, obiectul va cădea cu o accelerație mai rapidă sau mai lentă. Deci, se știe de mult că la ecuator forța de atracție este mai slabă din cauza forțelor centrifuge care apar în timpul rotației planetei și, în consecință, valoarea lui g va fi mai mică. Ei bine, la poli e invers.

În plus, dacă te gândești la asta, atunci, conform legii gravitației, lângă mase mari, forța de atracție (ar trebui să fie mai mare și invers. Prin urmare, în acele părți ale Pământului în care densitatea constituenților săi stânci depășește media, valoarea g va depăși ușor 9,81 m/s 2, unde densitatea lor nu este deosebit de mare, va fi mai mică. Cu toate acestea, la mijlocul secolului trecut, oamenii de știință tari diferite au efectuat măsurători ale anomaliilor gravitaționale, atât pozitive, cât și negative, au descoperit un lucru interesant - de fapt, aproape munți mari accelerația gravitațională este sub medie. Dar în adâncurile oceanului (mai ales în zonele de tranșee) este mai mare.

Acest lucru se explică prin faptul că efectul de atracție al lanțurilor muntoase în sine este complet compensat de deficitul de masă sub ele, deoarece acumulări de materie de densitate relativ scăzută apar peste tot sub zonele cu relief ridicat. Dar fundul oceanului, dimpotrivă, este compus din roci mult mai dense decât munții - de unde și valoarea mai mare a lui g. Deci putem concluziona cu siguranță că, în realitate, gravitația Pământului nu este aceeași pe întreaga planetă, deoarece, în primul rând, Pământul nu este o sferă perfectă și, în al doilea rând, nu are o densitate uniformă.

Perioadă lungă de timp oamenii de știință urmau să facă o hartă gravitațională a planetei noastre pentru a vedea unde exact valoarea accelerației căderii libere este mai mare decât valoarea medie și unde este mai mică. Totuși, acest lucru a devenit posibil abia în secolul actual - când au devenit disponibile numeroase măsurători ale accelerometrelor sateliților NASA și ale Agenției Spațiale Europene - aceste măsurători reflectă cu exactitate câmpul gravitațional al planetei în regiunea de câțiva kilometri. Mai mult decât atât, acum există și posibilitatea procesării normale a tuturor acestei game de date de neconceput - dacă un computer convențional ar petrece aproximativ cinci ani pe asta, atunci un supercomputer poate produce un rezultat după trei săptămâni de muncă.

A rămas doar să așteptăm până când vor exista oameni de știință cărora nu se va teme de o astfel de muncă. Și recent s-a întâmplat - Dr. Christian Hert de la Universitatea Curtin (Australia) și colegii săi au reușit să combine în sfârșit datele gravitaționale de la sateliți și informații topografice. Drept urmare, au primit harta detaliata anomalii gravitaționale, care include mai mult de 3 miliarde de puncte cu o rezoluție de aproximativ 250 m în zona cuprinsă între 60° nord și 60° latitudine sudică. Astfel, a acoperit aproximativ 80% din suprafața pământului.

Este interesant că această hartă a eliminat concepțiile greșite tradiționale, conform cărora cea mai mică valoare a accelerației gravitației este observată la ecuator (9,7803 m/s²), iar cea mai mare (9,8322 m/s²) - la Polul Nord. Hurt și colegii săi au instalat câțiva campioni noi - așa că, conform cercetărilor lor, cea mai mică atracție este observată pe Muntele Huascaran din Peru (9,7639 m / s²), care încă nu este situat pe ecuator, la aproximativ o mie de kilometri până la sud. Și cea mai mare valoare a g a fost înregistrată pe suprafața Oceanului Arctic (9,8337 m/s²) într-un loc la o sută de kilometri de pol.

"Huascarán a fost o mică surpriză, deoarece este situat la aproximativ o mie de kilometri sud de ecuator. Creșterea gravitației pe măsură ce te îndepărtezi de ecuator este mai mult decât compensată de înălțimea muntelui și de anomaliile locale", spune studiul. autorul principal Dr. Hurt. Comentând concluziile grupului său, el dă următorul exemplu - imaginați-vă că în regiunea Muntelui Uskaran și în Oceanul Arctic, o persoană cade de la o înălțime de o sută de metri. Deci, în Arctica, va ajunge la suprafața planetei noastre cu 16 ora Moscovei mai devreme. Și când un grup de observatori care au înregistrat acest eveniment se mută de acolo în Anzii peruani, atunci fiecare dintre ei va pierde 1% din greutate.