Al tombant dels segles XVII i XVIII, vivia a Gran Bretanya un científic, Isaac Newton, que es distingia per grans poders d'observació. Va succeir que la vista del jardí, on les pomes queien de les branques a terra, el va ajudar a descobrir la llei de la gravitació universal. Quina força fa que el fetus es mogui cada cop més ràpid cap a la superfície del planeta, segons quines lleis es produeix aquest moviment? Intentem respondre aquestes preguntes.
I si aquests pomers, com va prometre una vegada la propaganda soviètica, creixessin a Mart, com seria aquella tardor? Acceleració de la caiguda lliure a Mart, al nostre planeta, a altres cossos del sistema solar… De què depèn, a quins valors arriba?
Acceleració de caiguda lliure
Què té de remarcable la famosa Torre Inclinada de Pisa? Inclinació, arquitectura? Sí. I també és convenient llençar-ne diversos objectes, que va ser el que va fer el famós explorador italià Galileo Galilei a principis del segle XVII. Llançant tot tipus d'aparells, va notar que la bola pesada en els primers moments de la caiguda es mou lentament i després augmenta la seva velocitat. L'investigador estava interessat en la llei matemàtica segons la quales produeix un canvi de velocitat.
Les mesures posteriors, fins i tot per altres investigadors, van demostrar que la velocitat del cos que cau:
- durant 1 segon de caiguda esdevé igual a 9,8 m/s;
- en 2 segons - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n segons – n∙9,8 m/s.
Aquest valor de 9,8 m/s∙s s'anomena "acceleració de caiguda lliure". A Mart (planeta vermell) o en un altre planeta, l'acceleració és la mateixa o no?
Per què és diferent a Mart
Isaac Newton, que va dir al món què és la gravitació universal, va ser capaç de formular la llei de l'acceleració de caiguda lliure.
Amb els avenços tecnològics que han augmentat la precisió de les mesures de laboratori a un nou nivell, els científics han pogut confirmar que l'acceleració de la gravetat al planeta Terra no és un valor tan constant. Per tant, als pols és més gran, a l'equador és menor.
La resposta a aquest enigma es troba en l'equació anterior. El fet és que el món, en sentit estricte, no és una esfera. És un el·lipsoide, lleugerament aplanat als pols. La distància al centre del planeta als pols és menor. I com es diferencia Mart en massa i mida del planeta… L'acceleració de la caiguda lliure sobre ell també serà diferent.
Utilitzar l'equació de Newton i el coneixement comú:
- massa del planeta Mart − 6, 4171 1023 kg;
- diàmetre mitjà − 3389500 m;
- constante gravitacional − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
No serà difícil trobar l'acceleració de la caiguda lliure a Mart.
g Mart=G∙M Mart / RMart 2.
g Mart=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Per comprovar el valor rebut, podeu consultar qualsevol llibre de referència. Coincideix amb la taula, el que significa que el càlcul s'ha fet correctament.
Com es relaciona l'acceleració deguda a la gravetat amb el pes
El pes és la força amb què qualsevol cos amb massa pressiona sobre la superfície del planeta. Es mesura en newtons i és igual al producte de la massa per l'acceleració de la caiguda lliure. A Mart i a qualsevol altre planeta, és clar, serà diferent de la terra. Així, doncs, a la Lluna, la gravetat és sis vegades menor que a la superfície del nostre planeta. Això fins i tot va crear certes dificultats per als astronautes que van aterrar en un satèl·lit natural. Va resultar més còmode moure's, imitant un cangur.
Així, tal com es va calcular, l'acceleració de caiguda lliure a Mart és de 3,7 m/s2, o 3,7/9,8=0,38 de la Terra.
I això vol dir que el pes de qualsevol objecte a la superfície del planeta vermell serà només el 38% del pes del mateix objecte a la Terra.
Com i on funciona
Viatgem mentalment per l'Univers i trobem l'acceleració de la caiguda lliure sobre planetes i altres cossos espacials. Els astronautes de la NASA tenen previst aterrar en un dels asteroides en les properes dècades. Prenguem Vesta, l'asteroide més gran del sistema solar (Ceres era més gran, però recentment es va transferir a la categoria de planetes nans, "promocionat en rang").
g Vesta=0,22 m/s2.
Tots els cossos massius es tornaran 45 vegades més lleugers. Amb una gravetat tan petita, qualsevol treball a la superfície es convertirà en un problema. Una sacsejada o un s alt descuidat llançarà immediatament l'astronauta diverses desenes de metres cap amunt. Què podem dir dels plans per a l'extracció de minerals en asteroides. Una excavadora o una plataforma de perforació s'haurà de lligar literalment a aquestes roques espacials.
I ara l' altre extrem. Imagineu-vos a la superfície d'una estrella de neutrons (un cos amb la massa del sol, tot i que té un diàmetre d'uns 15 km). Per tant, si d'alguna manera incomprensible l'astronauta no mor a causa de la radiació fora d'escala de tots els rangs possibles, la imatge següent apareixerà davant els seus ulls:
g n.estrelles=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Una moneda d'1 gram pesaria 240 mil tones a la superfície d'aquest objecte espacial únic.
