في مطلع القرنين السابع عشر والثامن عشر ، عاش في بريطانيا العالم إسحاق نيوتن ، الذي تميز بقدرات كبيرة في الملاحظة. لقد حدث أن منظر الحديقة ، حيث سقطت التفاح من الفروع على الأرض ، ساعده على اكتشاف قانون الجاذبية الكونية. ما القوة التي تجعل الجنين يتحرك بشكل أسرع وأسرع إلى سطح الكوكب ، وفقًا لأي قوانين تحدث هذه الحركة؟ دعونا نحاول الإجابة على هذه الأسئلة.
وإذا نمت أشجار التفاح هذه ، كما وعدت الدعاية السوفيتية ذات مرة ، على سطح المريخ ، فكيف سيكون هذا السقوط بعد ذلك؟ تسارع السقوط الحر على المريخ ، على كوكبنا ، على أجسام أخرى من النظام الشمسي … ما الذي يعتمد عليه ، ما هي القيم التي يصل إليها؟
تسارع السقوط الحر
ما الذي يميز برج بيزا المائل الشهير؟ الميل ، العمارة؟ نعم. ومن الملائم أيضًا إلقاء أشياء مختلفة منه ، وهو ما فعله المستكشف الإيطالي الشهير جاليليو جاليلي في بداية القرن السابع عشر. برمي كل أنواع الأدوات ، لاحظ أن الكرة الثقيلة في اللحظات الأولى من السقوط تتحرك ببطء ، ثم تزداد سرعتها. اهتم الباحث بالقانون الرياضي بموجبهيحدث تغيير السرعة.
القياسات التي تم إجراؤها لاحقًا ، بما في ذلك من قبل باحثين آخرين ، أظهرت أن سرعة سقوط الجسم:
- لثانية واحدة من السقوط تصبح 9.8 م / ث ؛
- في ثانيتين - 19.6 م / ث ؛
- 3 - 29.4 م / ث ؛
- …
- n ثانية - n ∙ 9.8 م / ث.
هذه القيمة 9.8 m / s s تسمى "تسارع السقوط الحر". على المريخ (الكوكب الأحمر) أو كوكب آخر ، هل التسارع متماثل أم لا؟
لماذا هو مختلف على المريخ
إسحاق نيوتن ، الذي أخبر العالم ما هو الجاذبية الكونية ، كان قادرًا على صياغة قانون تسارع السقوط الحر.
مع التقدم التكنولوجي الذي رفع دقة القياسات المختبرية إلى مستوى جديد ، تمكن العلماء من تأكيد أن تسارع الجاذبية على كوكب الأرض ليس بهذه القيمة الثابتة. لذلك ، عند القطبين يكون أكبر ، عند خط الاستواء يكون أقل.
الجواب على هذا اللغز يكمن في المعادلة أعلاه. الحقيقة هي أن الكرة الأرضية ، بالمعنى الدقيق للكلمة ، ليست كروية تمامًا. وهو شكل بيضاوي الشكل ، مفلطح قليلاً عند القطبين. المسافة إلى مركز الكوكب عند القطبين أقل. وكيف يختلف المريخ في الكتلة والحجم عن الكرة الأرضية … كما أن تسارع السقوط الحر عليه سيكون مختلفًا.
استخدام معادلة نيوتن والمعرفة العامة:
- كتلة كوكب المريخ - 6، 4171 1023kg؛
- متوسط القطر - 3389500 م ؛
- ثابت الجاذبية - 6، 67 ∙ 10-11 م3∙ s-2∙ كجم-1.
لن يكون من الصعب العثور على تسارع السقوط الحر على المريخ.
gMars=G ∙ MMars/ RMars2.
gالمريخ=6 ، 67 ∙ 10-11∙ 6 ، 4171 1023 / 33895002=3.71 م / ث2.
للتحقق من القيمة المستلمة ، يمكنك البحث في أي كتاب مرجعي. يتزامن مع الجدول مما يعني أن الحساب تم بشكل صحيح.
كيف يرتبط التسارع بسبب الجاذبية بالوزن
الوزن هو القوة التي يضغط بها أي جسم له كتلة على سطح الكوكب. يقاس بالنيوتن ويساوي ناتج الكتلة وتسارع السقوط الحر. على المريخ وأي كوكب آخر ، بالطبع ، سيكون مختلفًا عن الأرض. إذن ، الجاذبية على القمر أقل بست مرات من الجاذبية على سطح كوكبنا. حتى أن هذا خلق بعض الصعوبات لرواد الفضاء الذين هبطوا على قمر صناعي طبيعي. اتضح أنه أكثر ملاءمة للتنقل وتقليد الكنغر.
لذا ، كما تم حسابه ، فإن تسارع السقوط الحر على المريخ هو 3.7 م / ث2، أو 3.7 / 9.8=0.38 من الأرض.
وهذا يعني أن وزن أي جسم على سطح الكوكب الأحمر سيكون فقط 38٪ من وزن نفس الجسم على الأرض.
كيف وأين يعمل
دعنا نسافر عقليًا عبر الكون ونجد تسارع السقوط الحر على الكواكب والأجسام الفضائية الأخرى.يخطط رواد فضاء ناسا للهبوط على أحد الكويكبات خلال العقود القادمة. لنأخذ Vesta ، أكبر كويكب في النظام الشمسي (كان سيريس أكبر ، لكن تم نقله مؤخرًا إلى فئة الكواكب القزمة ، "تمت ترقيته في المرتبة").
gVesta=0.22 م / ث2.
ستصبح جميع الأجسام الضخمة أخف وزنًا 45 مرة. مع مثل هذه الجاذبية الصغيرة ، فإن أي عمل على السطح سيصبح مشكلة. أي رعشة أو قفزة متهورة ستلقي برائد الفضاء على الفور عدة عشرات من الأمتار. ماذا يمكن أن نقول عن خطط استخراج المعادن من الكويكبات. يجب أن تكون الحفارة أو الحفارة مرتبطة حرفياً بهذه الصخور الفضائية.
والآن الطرف الآخر. تخيل نفسك على سطح نجم نيوتروني (جسم بكتلة الشمس ، بينما يبلغ قطره حوالي 15 كم). لذلك ، إذا لم يموت رائد الفضاء بطريقة غير مفهومة من الإشعاع خارج النطاق لجميع النطاقات الممكنة ، فستظهر الصورة التالية أمام عينيه:
gn.stars=6، 67 ∙ 10-11∙ 1، 9885 1030 / 75002=2357919111111 م / ث2.
قطعة نقود تزن 1 جرام تزن 240 ألف طن على سطح هذا الجسم الفضائي الفريد.
