Au tournant des XVIIe et XVIIIe siècles, vivait en Grande-Bretagne un scientifique, Isaac Newton, qui se distinguait par de grands pouvoirs d'observation. Il se trouve que la vue du jardin, où les pommes tombaient des branches sur le sol, l'a aidé à découvrir la loi de la gravitation universelle. Quelle force fait que le fœtus se déplace de plus en plus vite à la surface de la planète, selon quelles lois ce mouvement se produit-il ? Essayons de répondre à ces questions.
Et si ces pommiers, comme la propagande soviétique l'avait promis, poussaient sur Mars, à quoi ressemblerait alors cette chute ? Accélération de la chute libre sur Mars, sur notre planète, sur d'autres corps du système solaire… De quoi dépend-elle, quelles valeurs atteint-elle ?
Accélération en chute libre
Qu'est-ce qui est remarquable dans la célèbre tour penchée de Pise ? Inclinaison, architecture ? Oui. Et il est également pratique d'en jeter divers objets, comme l'a fait le célèbre explorateur italien Galileo Galilei au début du XVIIe siècle. Jetant toutes sortes de gadgets, il a remarqué que la balle lourde dans les premiers instants de la chute se déplaçait lentement, puis sa vitesse augmentait. Le chercheur s'est intéressé à la loi mathématique selon laquellechangement de vitesse se produit.
Des mesures faites plus tard, y compris par d'autres chercheurs, ont montré que la vitesse du corps tombant:
- pour 1 seconde de chute devient égal à 9,8 m/s;
- en 2 secondes - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n secondes – n∙9,8 m/s.
Cette valeur de 9,8 m/s∙s est appelée "accélération en chute libre". Sur Mars (planète rouge) ou sur une autre planète, l'accélération est-elle la même ou non ?
Pourquoi est-ce différent sur Mars
Isaac Newton, qui a expliqué au monde ce qu'est la gravitation universelle, a pu formuler la loi de l'accélération en chute libre.
Grâce aux progrès technologiques qui ont porté la précision des mesures en laboratoire à un nouveau niveau, les scientifiques ont pu confirmer que l'accélération de la gravité sur la planète Terre n'est pas une valeur aussi constante. Ainsi, aux pôles c'est plus grand, à l'équateur c'est moins.
La réponse à cette énigme se trouve dans l'équation ci-dessus. Le fait est que le globe, à proprement parler, n'est pas tout à fait une sphère. C'est un ellipsoïde légèrement aplati aux pôles. La distance au centre de la planète aux pôles est moindre. Et comment Mars diffère en masse et en taille du globe… L'accélération de la chute libre sur elle sera également différente.
En utilisant l'équation de Newton et les connaissances courantes:
- masse de la planète Mars − 6, 4171 1023 kg;
- diamètre moyen − 3389500 m;
- constante gravitationnelle − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Il ne sera pas difficile de trouver l'accélération de la chute libre sur Mars.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Pour vérifier la valeur reçue, vous pouvez consulter n'importe quel ouvrage de référence. Il coïncide avec le tableau, ce qui signifie que le calcul a été effectué correctement.
Comment l'accélération due à la gravité est liée au poids
Le poids est la force avec laquelle tout corps ayant une masse appuie sur la surface de la planète. Elle est mesurée en newtons et est égale au produit de la masse et de l'accélération de la chute libre. Sur Mars et sur toute autre planète, bien sûr, ce sera différent de la Terre. Ainsi, sur la Lune, la gravité est six fois moindre qu'à la surface de notre planète. Cela a même créé certaines difficultés pour les astronautes qui ont atterri sur un satellite naturel. Il s'est avéré plus pratique de se déplacer, imitant un kangourou.
Ainsi, comme il a été calculé, l'accélération de la chute libre sur Mars est de 3,7 m/s2, soit 3,7 / 9,8=0,38 de la Terre.
Et cela signifie que le poids de tout objet à la surface de la planète rouge ne représentera que 38 % du poids du même objet sur Terre.
Comment et où ça marche
Voyons mentalement à travers l'Univers et trouvons l'accélération de la chute libre sur les planètes et autres corps spatiaux. Les astronautes de la NASA prévoient d'atterrir sur l'un des astéroïdes dans les prochaines décennies. Prenons Vesta, le plus gros astéroïde du système solaire (Cérès était plus gros, mais il a été récemment transféré dans la catégorie des planètes naines, « promues en rang »).
g Vesta=0,22 m/s2.
Tous les corps massifs deviendront 45 fois plus légers. Avec une si petite gravité, tout travail en surface deviendra un problème. Une secousse ou un saut imprudent propulsera immédiatement l'astronaute à plusieurs dizaines de mètres. Que dire des projets d'extraction de minerais sur les astéroïdes. Une excavatrice ou une plate-forme de forage devra littéralement être attachée à ces roches spatiales.
Et maintenant l'autre extrême. Imaginez-vous à la surface d'une étoile à neutrons (un corps ayant la masse du soleil, tout en ayant un diamètre d'environ 15 km). Donc, si d'une manière incompréhensible l'astronaute ne meurt pas du rayonnement hors échelle de toutes les portées possibles, alors l'image suivante apparaîtra devant ses yeux:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Une pièce pesant 1 gramme pèserait 240 000 tonnes à la surface de cet objet spatial unique.
