A cavallo tra il 17° e il 18° secolo, viveva in Gran Bretagna uno scienziato, Isaac Newton, che si distingueva per grandi capacità di osservazione. Accadde così che la vista del giardino, dove le mele cadevano dai rami a terra, lo aiutasse a scoprire la legge della gravitazione universale. Quale forza fa muovere il feto sempre più velocemente sulla superficie del pianeta, secondo quali leggi avviene questo movimento? Proviamo a rispondere a queste domande.
E se questi meli, come promesso una volta dalla propaganda sovietica, crescessero su Marte, come sarebbe allora quell'autunno? Accelerazione della caduta libera su Marte, sul nostro pianeta, su altri corpi del sistema solare… Da cosa dipende, quali valori raggiunge?
Accelerazione in caduta libera
Cosa c'è di straordinario nella famosa Torre Pendente di Pisa? Inclinazione, architettura? Sì. Ed è anche conveniente buttare giù vari oggetti da esso, come fece il famoso esploratore italiano Galileo Galilei all'inizio del XVII secolo. Lanciando a terra ogni sorta di aggeggio, ha notato che la palla pesante nei primi istanti della caduta si muove lentamente, poi la sua velocità aumenta. Il ricercatore era interessato alla legge matematica secondo la qualesi verifica un cambio di velocità.
Le misurazioni effettuate in seguito, anche da altri ricercatori, hanno mostrato che la velocità del corpo in caduta:
- per 1 secondo di caduta diventa pari a 9,8 m/s;
- in 2 secondi - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n secondi – n∙9,8 m/s.
Questo valore di 9,8 m/s∙s è chiamato "accelerazione di caduta libera". Su Marte (pianeta rosso) o su un altro pianeta, l'accelerazione è la stessa o no?
Perché è diverso su Marte
Isaac Newton, che ha detto al mondo cos'è la gravitazione universale, è stato in grado di formulare la legge dell'accelerazione di caduta libera.
Con i progressi tecnologici che hanno portato l'accuratezza delle misurazioni di laboratorio a un nuovo livello, gli scienziati sono stati in grado di confermare che l'accelerazione di gravità sul pianeta Terra non è un valore così costante. Quindi, ai poli è maggiore, all'equatore è minore.
La risposta a questo indovinello si trova nell'equazione sopra. Il fatto è che il globo, in senso stretto, non è proprio una sfera. È un ellissoide, leggermente appiattito ai poli. La distanza dal centro del pianeta ai poli è minore. E come Marte differisce in massa e dimensioni dal globo… Anche l'accelerazione della caduta libera su di esso sarà diversa.
Usare l'equazione di Newton e la conoscenza comune:
- massa del pianeta Marte − 6, 4171 1023 kg;
- diametro medio − 3389500 m;
- costante gravitazionale − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Non sarà difficile trovare l'accelerazione della caduta libera su Marte.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Marte=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Per verificare il valore ricevuto, puoi guardare in qualsiasi libro di riferimento. Coincide con la tabella, il che significa che il calcolo è stato eseguito correttamente.
Come l'accelerazione di gravità è correlata al peso
Il peso è la forza con cui qualsiasi corpo dotato di massa preme sulla superficie del pianeta. Si misura in newton ed è uguale al prodotto della massa per l'accelerazione di caduta libera. Su Marte e su qualsiasi altro pianeta, ovviamente, sarà diverso dalla Terra. Quindi, sulla Luna, la gravità è sei volte inferiore rispetto alla superficie del nostro pianeta. Ciò ha anche creato alcune difficoltà per gli astronauti che sono atterrati su un satellite naturale. Si è rivelato più comodo spostarsi, imitando un canguro.
Quindi, come è stato calcolato, l'accelerazione di caduta libera su Marte è 3,7 m/s2, ovvero 3,7 / 9,8=0,38 della Terra.
E questo significa che il peso di qualsiasi oggetto sulla superficie del Pianeta Rosso sarà solo il 38% del peso dello stesso oggetto sulla Terra.
Come e dove funziona
Viaggiamo mentalmente attraverso l'Universo e troviamo l'accelerazione della caduta libera su pianeti e altri corpi spaziali. Gli astronauti della NASA hanno in programma di atterrare su uno degli asteroidi entro i prossimi decenni. Prendiamo Vesta, il più grande asteroide del sistema solare (Cerere era più grande, ma è stato recentemente trasferito nella categoria dei pianeti nani, “promossi di rango”).
g Vesta=0,22 m/s2.
Tutti i corpi massicci diventeranno 45 volte più leggeri. Con una gravità così piccola, qualsiasi lavoro sulla superficie diventerà un problema. Un sussulto o un s alto negligenti lancerà immediatamente l'astronauta a diverse decine di metri. Cosa possiamo dire sui piani per l'estrazione di minerali sugli asteroidi. Un escavatore o una piattaforma di perforazione dovrà essere letteralmente legato a queste rocce spaziali.
E ora l' altro estremo. Immaginati sulla superficie di una stella di neutroni (un corpo con la massa del sole, pur avendo un diametro di circa 15 km). Quindi, se in qualche modo incomprensibile l'astronauta non muore a causa delle radiazioni fuori scala di tutte le gamme possibili, la seguente immagine apparirà davanti ai suoi occhi:
g n.stelle=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Una moneta del peso di 1 grammo peserebbe 240mila tonnellate sulla superficie di questo oggetto spaziale unico.
