ปัญหาที่ผู้ล่าอาณานิคมบนดาวอังคารจะต้องเผชิญ การนำเสนอทางฟิสิกส์ในหัวข้อ “แรงดึงดูดบนดาวเคราะห์ดวงอื่น” ซึ่งดาวเคราะห์มีแรงดึงดูด

โครงการข้อมูล

แรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงอื่น

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกรู้สึกถึงแรงดึงดูดของมัน พืชยัง “สัมผัส” การกระทำและทิศทางของแรงโน้มถ่วง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมรากหลักจึงเติบโตลงด้านล่างไปสู่ศูนย์กลางของโลก และลำต้นจะเติบโตสูงขึ้นอยู่เสมอ

โลกและดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ทั้งหมดที่เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์จะถูกดึงดูดเข้าหากัน โลกไม่เพียงดึงดูดร่างกายเข้าหาตัวมันเอง แต่ร่างกายเหล่านี้ยังดึงดูดโลกเข้าหาตัวเองด้วย พวกมันดึงดูดซึ่งกันและกันและทุก ๆ วัตถุบนโลก ตัวอย่างเช่น การดึงดูดจากดวงจันทร์ทำให้เกิดน้ำขึ้นและลงบนโลก มวลมหาศาลเพิ่มขึ้นในมหาสมุทรและทะเลวันละสองครั้งจนสูงถึงหลายเมตร พวกมันดึงดูดซึ่งกันและกันและทุก ๆ วัตถุบนโลก ดังนั้นแรงดึงดูดร่วมกันของทุกวัตถุในจักรวาลจึงเรียกว่าแรงโน้มถ่วงสากล

จะตรวจสอบแรงโน้มถ่วงได้อย่างไร? ความหมายของมันขึ้นอยู่กับอะไร?

จากหนังสือเรียนฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 เราเรียนรู้ว่าในการที่จะหาแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุที่มีมวลใดๆ จำเป็นต้องคูณความเร่งของแรงโน้มถ่วงด้วยมวลของวัตถุนี้

,
โดยที่ m คือมวลของร่างกาย g คือความเร่งของการตกอย่างอิสระ

สูตรแสดงให้เห็นว่าค่าแรงโน้มถ่วงเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักตัวที่เพิ่มขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าแรงโน้มถ่วงยังขึ้นอยู่กับขนาดของความเร่งของแรงโน้มถ่วงด้วย ซึ่งหมายความว่าเราสามารถสรุปได้ว่า สำหรับวัตถุที่มีมวลคงที่ ค่าของแรงโน้มถ่วงจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของความเร่งของแรงโน้มถ่วง

ดังนั้น ในขณะที่เรายังไม่ได้ออกจากโลก เรามาทำการทดลองต่อไปนี้: จิตใจลงไปที่ขั้วใดขั้วหนึ่งของโลก แล้วลองจินตนาการว่าเราถูกส่งไปยังเส้นศูนย์สูตรแล้ว สงสัยว่าน้ำหนักเราเปลี่ยนไปมั้ย?

เป็นที่ทราบกันดีว่าน้ำหนักของร่างกายถูกกำหนดโดยแรงดึงดูด (แรงโน้มถ่วง) มันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของดาวเคราะห์และเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของรัศมี (เราเรียนรู้เรื่องนี้ครั้งแรกจากหนังสือเรียนฟิสิกส์ของโรงเรียน) ดังนั้น หากโลกของเรามีลักษณะทรงกลมอย่างเคร่งครัด น้ำหนักของวัตถุแต่ละชิ้นที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวของมันจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

แต่โลกไม่ใช่ลูกบอล แบนที่ขั้วและยาวไปตามเส้นศูนย์สูตร

ยาวกว่าขั้วโลกถึง 21 กม. ปรากฎว่าแรงโน้มถ่วงกระทำต่อเส้นศูนย์สูตรราวกับมาจากระยะไกล นั่นคือสาเหตุที่น้ำหนักของร่างกายคนเดียวกันในสถานที่ต่างกันบนโลกไม่เท่ากัน วัตถุควรหนักที่สุดที่ขั้วโลกและเบาที่สุดที่เส้นศูนย์สูตร ที่นี่มีน้ำหนักเบากว่าน้ำหนักที่เสาถึง 1/190 แน่นอนว่าการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักนี้สามารถตรวจพบได้โดยใช้สเกลสปริงเท่านั้น น้ำหนักของวัตถุที่เส้นศูนย์สูตรลดลงเล็กน้อยก็เกิดขึ้นเนื่องจากแรงเหวี่ยงที่เกิดจากการหมุนของโลก ดังนั้น น้ำหนักของผู้ใหญ่ที่มาจากละติจูดขั้วสูงถึงเส้นศูนย์สูตรจะลดลงรวมประมาณ 5 นิวตัน

ตอนนี้สมควรถามว่าน้ำหนักของบุคคลที่เดินทางผ่านดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจะเปลี่ยนไปอย่างไร?

ดาวเคราะห์ดวงใดที่ก่อตัวเป็นระบบสุริยะ?
อะไรคือความแตกต่าง?

ระบบสุริยะของเราเป็นเพียงส่วนเล็กๆ ของดาราจักรทางช้างเผือกซึ่งมีดาวฤกษ์มากกว่า 1 แสนล้านดวง “บ้านจักรวาล” ส่วนใหญ่ของเราตกลงบนดวงอาทิตย์ – ประมาณ 99.8% ดาวเคราะห์ได้รับสสาร 0.13% และวัตถุที่เหลือของระบบได้รับมวล 0.0003%

นักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งดาวเคราะห์ออกเป็นสองกลุ่มมานานแล้ว ดาวเคราะห์ดวงแรกคือดาวเคราะห์ภาคพื้นดิน ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร และล่าสุดคือดาวพลูโต มีลักษณะเฉพาะด้วยขนาดที่ค่อนข้างเล็ก จำนวนดาวเทียมน้อย และสถานะโซลิด ที่เหลือคือดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน - ดาวเคราะห์ยักษ์ที่ประกอบด้วยก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียม พวกมันทั้งหมดเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรรูปวงรี โดยเบี่ยงเบนไปจากวิถีโคจรที่กำหนดหากมีดาวเคราะห์ข้างเคียงโคจรผ่านบริเวณใกล้เคียง

แรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะ

“สถานีอวกาศแห่งแรก” ของเราคือดาวอังคาร บุคคลจะมีน้ำหนักเท่าใดบนดาวอังคาร? การคำนวณดังกล่าวไม่ใช่เรื่องยาก เมื่อต้องการทำเช่นนี้ คุณจำเป็นต้องทราบมวลและรัศมีของดาวอังคาร

ดังที่ทราบกันดีว่ามวลของ "ดาวเคราะห์สีแดง" นั้นน้อยกว่ามวลของโลก 9.31 เท่าและรัศมีของมันน้อยกว่ารัศมีของโลก 1.88 เท่า ดังนั้น เนื่องจากการกระทำของปัจจัยแรก แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวดาวอังคารจึงควรน้อยกว่า 9.31 เท่า และเนื่องจากปัจจัยที่สอง จึงมากกว่าของเรา 3.53 เท่า (1.88 * 1.88 = 3.53 ) ท้ายที่สุดแล้ว มันมีมากกว่า 1/3 ของแรงโน้มถ่วงของโลกเล็กน้อย (3.53: 9.31 = 0.38) ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถกำหนดความเครียดจากแรงโน้มถ่วงบนเทห์ฟากฟ้าใดๆ ได้

ตอนนี้เรามาดูกันว่าบนโลกมนุษย์อวกาศนักเดินทางมีน้ำหนัก 70 กิโลกรัมพอดี จากนั้นสำหรับดาวเคราะห์ดวงอื่นเราได้รับค่าน้ำหนักดังต่อไปนี้ (ดาวเคราะห์จัดเรียงตามน้ำหนักจากน้อยไปหามาก):

ดาวพลูโต - 45 น

ปรอท - 265 น

ดาวอังคาร - 265 น

ดาวเสาร์ -627 น

ดาวศุกร์ - 634 น

โลก - 700 น

ดาวเนปจูน - 796 น

ดาวพฤหัสบดี – 1612 น

ดังที่เราเห็น โลกอยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างดาวเคราะห์ยักษ์ในแง่ของแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงนั้นค่อนข้างน้อยกว่าบนโลกและอีกสองอันคือดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูนซึ่งยิ่งใหญ่กว่า จริงอยู่ สำหรับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ น้ำหนักจะถูกพิจารณาโดยคำนึงถึงการกระทำของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ (พวกมันหมุนเร็ว) ส่วนหลังช่วยลดน้ำหนักตัวที่เส้นศูนย์สูตรได้หลายเปอร์เซ็นต์

ควรสังเกตว่าสำหรับดาวเคราะห์ยักษ์นั้นค่าน้ำหนักจะได้รับที่ระดับชั้นเมฆชั้นบน ไม่ใช่ที่ระดับพื้นผิวแข็ง เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลก (ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ) และดาวพลูโต

บนพื้นผิวดาวศุกร์ บุคคลจะเบากว่าบนโลกเกือบ 10% แต่บนดาวพุธและดาวอังคาร น้ำหนักจะลดลง 2.6 เท่า สำหรับดาวพลูโต บุคคลบนนั้นจะเบากว่าบนดวงจันทร์ 2.5 เท่า หรือเบากว่าในสภาวะโลก 15.5 เท่า

แต่บนดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วง (แรงดึงดูด) นั้นแข็งแกร่งกว่าบนโลกถึง 28 เท่า ร่างกายมนุษย์จะหนัก 20,000 นิวตันที่นั่น และจะถูกบดขยี้ทันทีด้วยน้ำหนักของมันเอง อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะถึงดวงอาทิตย์ ทุกสิ่งจะกลายเป็นก๊าซร้อน ส่วนเทห์ฟากฟ้าเล็กๆ เช่น ดวงจันทร์ของดาวอังคารและดาวเคราะห์น้อยก็เป็นอีกเรื่องหนึ่ง ในหลาย ๆ ตัวคุณสามารถดูเหมือน... นกกระจอกได้อย่างง่ายดาย

ดาวเคราะห์น้อยดวงแรกและใหญ่ที่สุดชื่อเซเรส ถูกค้นพบในปี 1801 มีรัศมีประมาณ 500 กม. และมีมวลประมาณ 1.2,1,021 กิโลกรัม (หรือน้อยกว่าโลก 5,000 เท่า) ง่ายที่จะคำนวณว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนเซเรสนั้นน้อยกว่าบนโลกประมาณ 32 เท่า! น้ำหนักของวัตถุใด ๆ กลับกลายเป็นจำนวนที่น้อยกว่าเท่ากัน ดังนั้นนักบินอวกาศที่พบว่าตัวเองอยู่บนเซเรสสามารถยกของหนักได้ 1.5 ตัน

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครไปเซเรสเลย แต่ผู้คนเคยไปดวงจันทร์แล้ว เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นครั้งแรกในฤดูร้อนปี 1969 เมื่อยานอวกาศอพอลโล 11 ส่งนักบินอวกาศชาวอเมริกัน 3 คนไปยังดาวเทียมธรรมชาติของเรา ได้แก่ เอ็น. อาร์มสตรอง, อี. อัลดริน และเอ็ม. คอลลินส์ “แน่นอน” อาร์มสตรองกล่าวในภายหลัง “ในสภาพแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ คุณต้องการที่จะกระโดดขึ้นไป... ความสูงในการกระโดดสูงสุดคือ 2 เมตร - อัลดรินกระโดดไปที่ขั้นที่สามของบันไดห้องโดยสารบนดวงจันทร์ น้ำตกไม่มีผลที่ไม่พึงประสงค์ ความเร็วต่ำมากจนไม่มีเหตุผลที่จะต้องกลัวการบาดเจ็บใดๆ” ความเร่งของการตกอย่างอิสระบนดวงจันทร์นั้นน้อยกว่าบนโลกถึง 6 เท่า ดังนั้นเมื่อกระโดดขึ้นไป คนๆ หนึ่งจะขึ้นไปที่นั่นให้สูงกว่าบนโลกถึง 6 เท่า ในการกระโดดบนดวงจันทร์สูง 2 เมตร เช่นเดียวกับที่อัลดรินทำนั้น ต้องใช้แรงแบบเดียวกับบนโลกเมื่อกระโดดสูง 33 ซม.

เห็นได้ชัดว่าบุคคลสามารถเดินทางไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นได้เฉพาะในชุดอวกาศพิเศษที่ปิดสนิทซึ่งติดตั้งอุปกรณ์ช่วยชีวิตเท่านั้น น้ำหนักของชุดอวกาศที่นักบินอวกาศชาวอเมริกันสวมบนพื้นผิวดวงจันทร์มีค่าเท่ากับน้ำหนักของผู้ใหญ่โดยประมาณ ดังนั้นค่าที่เราให้ไว้กับน้ำหนักของนักเดินทางในอวกาศบนดาวเคราะห์ดวงอื่นจะต้องเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็นอย่างน้อย จากนั้นเราจะได้ค่าน้ำหนักที่ใกล้เคียงกับค่าจริงเท่านั้น

บทสรุป:

หากเราต้องเดินทางในอวกาศผ่านดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ เราต้องเตรียมพร้อมรับน้ำหนักที่เปลี่ยนแปลงไป การเปลี่ยนแปลงนี้สามารถเห็นได้ชัดเจนในแผนภาพ:

รายชื่อวรรณกรรมที่ใช้:

1. . ฟิสิกส์ ม.7

และแหล่งข้อมูลอินเทอร์เน็ต:

2. http://www. -

3. http://www. *****/ดาราศาสตร์/48.html

4. http://www. การศึกษา *****/รัสเซีย/โครงการ/socnav/prep/phis001/kin/kin5.html

5. http://ru. วิกิพีเดีย org/wiki/%D3%F1%EA%EE%F0%E5%ED%E8%E5_%F1%E2%EE%E1%EE%E4%ED%EE%E3%EE_%EF%E0%E4%E5 %ED%E8%FF

« ฟิสิกส์ - ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10"

ความแตกต่างระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงโน้มถ่วงคืออะไร?
อะไรส่งผลต่อค่าแรงโน้มถ่วง?

แรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุกับโลก โดยคำนึงถึงการหมุนของโลกในแต่ละวัน

เราจะอธิบายว่าการหมุนของโลกในแต่ละวันส่งผลต่อค่าแรงโน้มถ่วงอย่างไร ดังที่เราทราบ โลกหมุนรอบแกนของมันเองด้วยคาบเวลา 24 ชั่วโมง ดังนั้น กรอบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับโลกจึงไม่เฉื่อย และวัตถุที่ตั้งอยู่บนโลกก็อยู่ในกรอบอ้างอิงที่ไม่เฉื่อย (รูปที่ 3.4) เป็นผลให้ร่างกายถูกกระทำต่อนอกเหนือจากแรงโน้มถ่วงด้วยแรงหนีศูนย์กลางที่มีความเฉื่อยเท่ากับ rto2g และพุ่งตรงจากจุดศูนย์กลางของวงกลมที่วัตถุหมุนไป ผลลัพธ์ของแรงทั้งสองนี้จะเป็น แรงโน้มถ่วง เท่ากับแรงฉุด = m = แรงฉุด + m ซีซี

ความเร่งของการตกอย่างอิสระไม่ได้พุ่งตรงไปยังจุดศูนย์กลางของโลก แต่พุ่งตรงไปที่มุมหนึ่งของรัศมีนี้ ดังที่เราเห็น ความเร่งสู่ศูนย์กลางขึ้นอยู่กับรัศมีของวงกลมที่วัตถุเคลื่อนที่ ดังนั้นแรงโน้มถ่วงและความเร่งของแรงโน้มถ่วงจึงขึ้นอยู่กับละติจูดของพื้นที่ ที่ขั้วโลก ความเร่งในการตกอย่างอิสระมีค่าสูงสุดและเท่ากับ 9.83 m/s 2 และที่เส้นศูนย์สูตรมีค่าต่ำสุดและเท่ากับ 9.78 m/s 2

ลองพิจารณาการเคลื่อนที่ของวัตถุสัมพันธ์กับระบบอ้างอิงเฉื่อย เช่น ระบบที่เกี่ยวข้องกับดวงดาว (รูปที่ 3.5)

ให้เราเขียนตามกฎข้อที่สองของนิวตัน สมการการเคลื่อนที่ของร่างกาย m cs = แรงขับ + โดยที่แรงดันปกติคือที่ไหน แรงโน้มถ่วงที่อยู่นิ่งจะมีขนาดเท่ากับแรงกดปกติและหันไปในทิศทางตรงกันข้าม สายไฟ = - ซึ่งจะเป็นไปตามแรงฉุด = แรงฉุด + m cs แรงโน้มถ่วงยังขึ้นอยู่กับความสูงของวัตถุเหนือระดับน้ำทะเลด้วย

เนื่องจากตามกฎแรงโน้มถ่วงสากล หลังจากการเปลี่ยนแปลงเราจะได้แรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุซึ่งอยู่ห่างจากพื้นผิวโลกเป็นระยะทาง h เท่ากับ

ใช้ตารางค่ามวลและรัศมีของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะประเมินว่าแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ดวงใดแตกต่างจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุบนโลกที่สำคัญที่สุด ในกรณีนี้ ให้พิจารณาวัตถุที่อยู่ที่ขั้วโลกเพื่อไม่ให้อิทธิพลของการหมุนของโลกที่มีต่อค่าแรงโน้มถ่วงออกไป

บนดวงจันทร์และดาวเคราะห์ดวงอื่น แรงโน้มถ่วงแตกต่างจากแรงโน้มถ่วงบนโลกเพราะแรงโน้มถ่วงเปลี่ยนแปลงไป ดังที่เราได้เห็นแล้วว่าแรงโน้มถ่วงนั้นถูกกำหนดโดยมวลของดาวเคราะห์และรัศมีของมัน มวลและรัศมีของดวงจันทร์น้อยกว่ามวลและรัศมีของโลก ดังนั้นแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์จึงน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นแรงโน้มถ่วง 1.7 นิวตันกระทำต่อวัตถุที่มีน้ำหนัก 1 กิโลกรัมบนดวงจันทร์

ขอให้เราคำนวณแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุมวล 1 กิโลกรัมซึ่งอยู่บนพื้นผิวดาวศุกร์ โดยละเลยอิทธิพลของการหมุนของดาวศุกร์รอบแกนของมันเอง ซึ่งสามารถทำได้เพราะคาบการหมุนรอบตัวเองของดาวศุกร์รอบแกนของมันนั้นยาวนานกว่าคาบการหมุนรอบตัวเองของโลกเกือบ 10 เท่า มวลของดาวศุกร์คือ MB = 0.82 M 3 รัศมี R B = 0.95 R 3

ดังนั้น ความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนดาวศุกร์จะเท่ากับ g B = 0.91 g 3 data 8.9 m/s 2

ดังนั้นความเร่งของการตกอย่างอิสระบนดาวศุกร์จึงไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากการเร่งความเร็วของการตกอย่างอิสระบนโลก

หากเราพิจารณาดาวเคราะห์ดวงอื่น เช่น ดาวอังคาร แรงโน้มถ่วงบนดาวอังคารแตกต่างอย่างมากจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำบนวัตถุเดียวกันบนโลกอยู่แล้ว รัศมีของดาวอังคารเท่ากับ 0.53 ของรัศมีของโลก และมีมวล 0.11

เพราะฉะนั้น,

ดังนั้น ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงบนดาวอังคารจึงอยู่ที่ประมาณ 3.8 เมตร/วินาที 2

ที่มา: “ฟิสิกส์ - เกรด 10”, 2014, หนังสือเรียน Myakishev, Bukhovtsev, Sotsky

Dynamics - ฟิสิกส์ หนังสือเรียนสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 - ฟิสิกส์สุดเจ๋ง

ลองจินตนาการว่าเรากำลังเดินทางผ่านระบบสุริยะ แรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงอื่นคืออะไร? เราจะเบากว่าบนโลกอันไหนและอันไหนที่เราจะหนักกว่า?

ในขณะที่เรายังไม่ได้ออกจากโลก เรามาทำการทดลองต่อไปนี้: จิตใจลงไปที่ขั้วใดขั้วหนึ่งของโลก แล้วจินตนาการว่าเราถูกส่งไปยังเส้นศูนย์สูตรแล้ว สงสัยว่าน้ำหนักเราเปลี่ยนไปมั้ย?

เป็นที่ทราบกันดีว่าน้ำหนักของร่างกายถูกกำหนดโดยแรงดึงดูด (แรงโน้มถ่วง) มันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับมวลของดาวเคราะห์และเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของรัศมี (เราเรียนรู้เรื่องนี้ครั้งแรกจากหนังสือเรียนฟิสิกส์ของโรงเรียน) ดังนั้น หากโลกของเรามีลักษณะทรงกลมอย่างเคร่งครัด น้ำหนักของวัตถุแต่ละชิ้นที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวของมันจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

แต่โลกไม่ใช่ลูกบอล แบนที่ขั้วและยาวไปตามเส้นศูนย์สูตร รัศมีเส้นศูนย์สูตรของโลกยาวกว่ารัศมีขั้วโลก 21 กิโลเมตร ปรากฎว่าแรงโน้มถ่วงกระทำต่อเส้นศูนย์สูตรราวกับมาจากระยะไกล นั่นคือสาเหตุที่น้ำหนักของร่างกายคนเดียวกันในสถานที่ต่างกันบนโลกไม่เท่ากัน วัตถุควรหนักที่สุดที่ขั้วโลกและเบาที่สุดที่เส้นศูนย์สูตร ที่นี่มีน้ำหนักเบากว่าน้ำหนักที่เสาถึง 1/190 แน่นอนว่าการเปลี่ยนแปลงของน้ำหนักนี้สามารถตรวจพบได้โดยใช้สเกลสปริงเท่านั้น น้ำหนักของวัตถุที่เส้นศูนย์สูตรลดลงเล็กน้อยก็เกิดขึ้นเนื่องจากแรงเหวี่ยงที่เกิดจากการหมุนของโลก ดังนั้นน้ำหนักของผู้ใหญ่ที่มาจากละติจูดขั้วโลกสูงถึงเส้นศูนย์สูตรจะลดลงรวมประมาณ 0.5 กิโลกรัม

ตอนนี้สมควรถามว่าน้ำหนักของบุคคลที่เดินทางผ่านดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจะเปลี่ยนไปอย่างไร?

สถานีอวกาศแห่งแรกของเราคือดาวอังคาร บุคคลจะมีน้ำหนักเท่าใดบนดาวอังคาร? การคำนวณดังกล่าวไม่ใช่เรื่องยาก เมื่อต้องการทำเช่นนี้ คุณจำเป็นต้องทราบมวลและรัศมีของดาวอังคาร

ดังที่ทราบกันดีว่ามวลของ "ดาวเคราะห์สีแดง" นั้นน้อยกว่ามวลของโลก 9.31 เท่าและรัศมีของมันน้อยกว่ารัศมีของโลก 1.88 เท่า ดังนั้น เนื่องจากการกระทำของปัจจัยแรก แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวดาวอังคารจึงควรน้อยกว่า 9.31 เท่า และเนื่องจากปัจจัยที่สอง จึงมากกว่าของเรา 3.53 เท่า (1.88 * 1.88 = 3.53 ) ท้ายที่สุดแล้ว มันมีมากกว่า 1/3 ของแรงโน้มถ่วงของโลกเล็กน้อย (3.53: 9.31 = 0.38) ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถกำหนดความเครียดจากแรงโน้มถ่วงบนเทห์ฟากฟ้าใดๆ ได้

ตอนนี้เรามาดูกันว่าบนโลกมนุษย์อวกาศนักเดินทางมีน้ำหนัก 70 กิโลกรัมพอดี จากนั้นสำหรับดาวเคราะห์ดวงอื่นเราได้รับค่าน้ำหนักดังต่อไปนี้ (ดาวเคราะห์จัดเรียงตามน้ำหนักจากน้อยไปหามาก):

ดาวพลูโต 4.5 ดาวพุธ 26.5 ดาวอังคาร 26.5 ดาวเสาร์ 62.7 ดาวยูเรนัส 63.4 ดาวศุกร์ 63.4 โลก 70.0 ดาวเนปจูน 79.6 ดาวพฤหัสบดี 161.2
ดังที่เราเห็น โลกอยู่ในตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างดาวเคราะห์ยักษ์ในแง่ของแรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงนั้นค่อนข้างน้อยกว่าบนโลกและอีกสองดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูนนั้นยิ่งใหญ่กว่า จริงอยู่ สำหรับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ น้ำหนักจะถูกพิจารณาโดยคำนึงถึงการกระทำของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ (พวกมันหมุนเร็ว) ส่วนหลังช่วยลดน้ำหนักตัวที่เส้นศูนย์สูตรได้หลายเปอร์เซ็นต์

ควรสังเกตว่าสำหรับดาวเคราะห์ยักษ์นั้นค่าน้ำหนักจะได้รับที่ระดับชั้นเมฆชั้นบน ไม่ใช่ที่ระดับพื้นผิวแข็ง เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลก (ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ) และดาวพลูโต

บนพื้นผิวดาวศุกร์ บุคคลจะเบากว่าบนโลกเกือบ 10% แต่บนดาวพุธและดาวอังคาร น้ำหนักจะลดลง 2.6 เท่า สำหรับดาวพลูโต บุคคลบนนั้นจะเบากว่าบนดวงจันทร์ 2.5 เท่า หรือเบากว่าในสภาวะโลก 15.5 เท่า

แต่บนดวงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วง (แรงดึงดูด) นั้นแข็งแกร่งกว่าบนโลกถึง 28 เท่า ร่างกายมนุษย์จะหนัก 2 ตันที่นั่น และจะถูกบดขยี้ทันทีด้วยน้ำหนักของมันเอง อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะถึงดวงอาทิตย์ ทุกสิ่งจะกลายเป็นก๊าซร้อน อีกประการหนึ่งคือเทห์ฟากฟ้าเล็กๆ เช่น ดวงจันทร์ของดาวอังคารและดาวเคราะห์น้อย ในหลาย ๆ ตัวคุณสามารถดูเหมือน... นกกระจอกได้อย่างง่ายดาย!

เห็นได้ชัดว่าบุคคลสามารถเดินทางไปยังดาวเคราะห์ดวงอื่นได้เฉพาะในชุดอวกาศพิเศษที่ปิดสนิทซึ่งติดตั้งอุปกรณ์ช่วยชีวิตเท่านั้น น้ำหนักของชุดอวกาศที่นักบินอวกาศชาวอเมริกันสวมบนพื้นผิวดวงจันทร์มีค่าเท่ากับน้ำหนักของผู้ใหญ่โดยประมาณ ดังนั้นค่าที่เราให้ไว้กับน้ำหนักของนักเดินทางในอวกาศบนดาวเคราะห์ดวงอื่นจะต้องเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็นอย่างน้อย จากนั้นเราจะได้ค่าน้ำหนักที่ใกล้เคียงกับค่าจริงเท่านั้น

>>ฟิสิกส์: แรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงอื่น

ก่อนการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ มีเพียงเจ็ดดาวเคราะห์เท่านั้นที่รู้จัก ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ โลก และดวงจันทร์ จำนวนของพวกเขาเหมาะกับหลาย ๆ คน ดังนั้นเมื่อหนังสือของกาลิเลโอเรื่อง “The Starry Messenger” ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1610 ซึ่งเขารายงานว่าด้วยความช่วยเหลือของ “ขอบเขตการมองเห็น” ของเขา เขาจึงสามารถค้นพบเทห์ฟากฟ้าอีกสี่ดวง “ไม่มีใครมองเห็นได้ตั้งแต่แรกเริ่มของโลก จนถึงปัจจุบัน” (ดาวเทียมดาวพฤหัส) สิ่งนี้ทำให้เกิดความรู้สึก ผู้สนับสนุนกาลิเลโอชื่นชมยินดีกับการค้นพบใหม่ ในขณะที่ฝ่ายตรงข้ามของเขาประกาศสงครามที่เข้ากันไม่ได้กับนักวิทยาศาสตร์รายนี้
หนึ่งปีต่อมาหนังสือ "Reflections on Astronomy, Optics and Physics" ได้รับการตีพิมพ์ในเมืองเวนิส ซึ่งผู้เขียนแย้งว่ากาลิเลโอเข้าใจผิดและจำนวนดาวเคราะห์ต้องเป็นเจ็ด เนื่องจากประการแรกในพันธสัญญาเดิมกล่าวถึงดาวเคราะห์เจ็ดดวง เชิงเทียนกิ่งก้าน (หมายถึงดาวเคราะห์ 7 ดวง) ประการที่สองมีรูเพียงเจ็ดรูบนหัว ประการที่สาม มีโลหะเพียงเจ็ดเท่านั้น และประการที่สี่ “ดาวเทียมไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจึงไม่สามารถมีอิทธิพลต่อโลกได้ดังนั้น สิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็น และดังนั้นจึงไม่มีอยู่จริง”
อย่างไรก็ตาม ข้อโต้แย้งดังกล่าวไม่สามารถหยุดการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ได้ และตอนนี้เรารู้แล้วว่าดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีมีอยู่จริงและจำนวนดาวเคราะห์ไม่ได้มีทั้งหมดเจ็ดดวง เก้าหมุนรอบดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ดวงใหญ่(ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต ซึ่งมีเพียงสองดวงแรกเท่านั้นที่ไม่มีดาวเทียม) และดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่าสามพันดวงที่เรียกว่า ดาวเคราะห์น้อย.
ดาวเทียมโคจรรอบดาวเคราะห์ภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวของดาวเคราะห์แต่ละดวงสามารถหาได้จากสูตร เอฟเสื้อ= มก, ที่ไหน ก.=GM/R2- ความเร่งของการตกอย่างอิสระบนโลก แทนมวลเป็นสูตรสุดท้าย มและรัศมี รดาวเคราะห์ต่างๆ คุณสามารถคำนวณได้ว่าความเร่งของการตกอย่างอิสระเท่ากับเท่าใด กในแต่ละของพวกเขา ผลลัพธ์ของการคำนวณเหล่านี้ (ในรูปแบบของอัตราส่วนความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงหนึ่งต่อความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลก) แสดงไว้ในตารางที่ 7
ตารางที่ 7

จากตารางนี้จะเห็นได้ว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ดังนั้น แรงโน้มถ่วงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจึงอยู่ที่ดาวพฤหัสบดี มันเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ รัศมีของมันคือ 11 เท่า และมวลของมันมากกว่ามวลของโลก 318 เท่า แรงดึงดูดนั้นอ่อนแอที่สุดบนดาวพลูโตที่อยู่ห่างไกล ดาวเคราะห์ดวงนี้เล็กกว่าดวงจันทร์ รัศมีของมันอยู่ที่เพียง 1,150 กม. และมวลของมันน้อยกว่ามวลของโลกถึง 500 เท่า!
ดาวเคราะห์ดวงเล็กในระบบสุริยะยังมีมวลน้อยกว่าด้วยซ้ำ 98% ของเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้โคจรรอบดวงอาทิตย์ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า แถบดาวเคราะห์น้อย- ดาวเคราะห์น้อยดวงแรกและใหญ่ที่สุดชื่อเซเรส ถูกค้นพบในปี 1801 มีรัศมีประมาณ 500 กม. และมีมวลประมาณ 1.2,1,021 กิโลกรัม (หรือน้อยกว่าโลก 5,000 เท่า) ง่ายที่จะคำนวณว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนเซเรสนั้นน้อยกว่าบนโลกประมาณ 32 เท่า! น้ำหนักของวัตถุใด ๆ กลับกลายเป็นจำนวนที่น้อยกว่าเท่ากัน ดังนั้นนักบินอวกาศที่พบว่าตัวเองอยู่บนเซเรสสามารถยกของหนักได้ 1.5 ตัน (รูปที่ 110)

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครไปเซเรสเลย แต่ผู้คนเคยไปดวงจันทร์แล้ว เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นครั้งแรกในฤดูร้อนปี 1969 เมื่อยานอวกาศอพอลโล 11 ส่งนักบินอวกาศชาวอเมริกัน 3 คนไปยังดาวเทียมธรรมชาติของเรา ได้แก่ เอ็น. อาร์มสตรอง, อี. อัลดริน และเอ็ม. คอลลินส์ “แน่นอน” อาร์มสตรองกล่าวในภายหลัง “ในสภาพแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ คุณต้องการที่จะกระโดดขึ้นไป... ความสูงในการกระโดดสูงสุดคือ 2 เมตร - อัลดรินกระโดดไปที่ขั้นที่สามของบันไดห้องโดยสารบนดวงจันทร์ น้ำตกไม่มีผลที่ไม่พึงประสงค์ ความเร็วต่ำมากจนไม่มีเหตุผลที่จะต้องกลัวการบาดเจ็บใดๆ”
ความเร่งของการตกอย่างอิสระบนดวงจันทร์นั้นน้อยกว่าบนโลกถึง 6 เท่า ดังนั้นเมื่อกระโดดขึ้นไป คนๆ หนึ่งจะขึ้นไปที่นั่นให้สูงกว่าบนโลกถึง 6 เท่า ในการกระโดดบนดวงจันทร์สูง 2 เมตร เช่นเดียวกับที่อัลดรินทำนั้น ต้องใช้แรงแบบเดียวกับบนโลกเมื่อกระโดดสูง 33 ซม.
นักบินอวกาศกลุ่มแรกอยู่บนดวงจันทร์เป็นเวลา 21 ชั่วโมง 36 นาที ในวันที่ 21 กรกฎาคม พวกเขาออกเดินทางจากดวงจันทร์ และในวันที่ 24 กรกฎาคม อะพอลโล 11 ก็กระเซ็นลงในมหาสมุทรแปซิฟิก ผู้คนออกจากดวงจันทร์ แต่เหรียญห้าเหรียญพร้อมรูปนักบินอวกาศที่เสียชีวิตห้าคนยังคงอยู่บนดวงจันทร์ เหล่านี้คือ Yu. A. Gagarin, V. M. Komarov, V. Grissom, E. White และ R. Chaffee

???
1. รายชื่อดาวเคราะห์หลักทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นระบบสุริยะ
2. ชื่อที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดคืออะไร?
3. น้ำหนักของคนบนดาวพฤหัสบดีเกินน้ำหนักของคนคนเดียวกันบนโลกกี่ครั้ง?
4. แรงโน้มถ่วงบนดาวอังคารน้อยกว่าบนโลกกี่ครั้ง?
5. คุณรู้อะไรเกี่ยวกับเซเรสบ้าง?
6. ทำไมนักบินอวกาศบนดวงจันทร์ถึงเดินเหมือนกระโดดมากกว่าเดินปกติ?

หากคุณมีการแก้ไขหรือข้อเสนอแนะสำหรับบทเรียนนี้

ก่อนการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ มีเพียงเจ็ดดาวเคราะห์เท่านั้นที่รู้จัก ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ โลก และดวงจันทร์ จำนวนของพวกเขาเหมาะกับหลาย ๆ คน ดังนั้นเมื่อหนังสือของกาลิเลโอเรื่อง “The Starry Messenger” ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1610 ซึ่งเขารายงานว่าด้วยความช่วยเหลือของ “ขอบเขตการมองเห็น” ของเขา เขาจึงสามารถค้นพบเทห์ฟากฟ้าอีกสี่ดวง “ไม่มีใครมองเห็นได้ตั้งแต่แรกเริ่มของโลก จนถึงปัจจุบัน” (ดาวเทียมดาวพฤหัส) สิ่งนี้ทำให้เกิดความรู้สึก ผู้สนับสนุนกาลิเลโอชื่นชมยินดีกับการค้นพบใหม่ ในขณะที่ฝ่ายตรงข้ามของเขาประกาศสงครามที่เข้ากันไม่ได้กับนักวิทยาศาสตร์รายนี้

หนึ่งปีต่อมาหนังสือ "Reflections on Astronomy, Optics and Physics" ได้รับการตีพิมพ์ในเมืองเวนิส ซึ่งผู้เขียนแย้งว่ากาลิเลโอเข้าใจผิดและจำนวนดาวเคราะห์ต้องเป็นเจ็ด เนื่องจากประการแรกในพันธสัญญาเดิมกล่าวถึงดาวเคราะห์เจ็ดดวง เชิงเทียนกิ่งก้าน (หมายถึงดาวเคราะห์ 7 ดวง) ประการที่สองมีรูเพียงเจ็ดรูบนหัว ประการที่สาม มีโลหะเพียงเจ็ดเท่านั้น และประการที่สี่ “ดาวเทียมไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจึงไม่สามารถมีอิทธิพลต่อโลกได้ดังนั้น สิ่งเหล่านี้ไม่จำเป็น และดังนั้นจึงไม่มีอยู่จริง”

อย่างไรก็ตาม ข้อโต้แย้งดังกล่าวไม่สามารถหยุดการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ได้ และตอนนี้เรารู้แล้วว่าดาวเทียมของดาวพฤหัสบดีมีอยู่จริงและจำนวนดาวเคราะห์ไม่ได้มีทั้งหมดเจ็ดดวง ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เก้าดวง (ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต ซึ่งมีเพียงสองดวงแรกเท่านั้นที่ไม่มีดาวเทียม) และดาวเคราะห์ขนาดเล็กกว่าสามพันดวงที่เรียกว่าดาวเคราะห์น้อยที่โคจรรอบดวงอาทิตย์

ดาวเทียมโคจรรอบดาวเคราะห์ภายใต้อิทธิพลของสนามโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวของดาวเคราะห์แต่ละดวงหาได้จากสูตร F T = mg โดยที่ g = GM/R 2 คือความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ เมื่อแทนมวล M และรัศมี R ของดาวเคราะห์ต่างๆ ลงในสูตรสุดท้าย เราสามารถคำนวณได้ว่าความเร่งโน้มถ่วง g ของดาวเคราะห์แต่ละดวงเท่ากับเท่าใด ผลลัพธ์ของการคำนวณเหล่านี้ (ในรูปแบบของอัตราส่วนความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์ดวงหนึ่งต่อความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนพื้นผิวโลก) แสดงไว้ในตารางที่ 7

จากตารางนี้จะเห็นได้ว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ดังนั้น แรงโน้มถ่วงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจึงอยู่ที่ดาวพฤหัสบดี มันเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ รัศมีของมันคือ 11 เท่า และมวลของมันมากกว่ามวลของโลก 318 เท่า แรงดึงดูดนั้นอ่อนแอที่สุดบนดาวพลูโตที่อยู่ห่างไกล ดาวเคราะห์ดวงนี้เล็กกว่าดวงจันทร์ รัศมีของมันอยู่ที่เพียง 1,150 กม. และมวลของมันน้อยกว่ามวลของโลกถึง 500 เท่า!

ดาวเคราะห์ดวงเล็กในระบบสุริยะยังมีมวลน้อยกว่าด้วยซ้ำ 98% ของเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้โคจรรอบดวงอาทิตย์ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ก่อตัวเป็นแถบที่เรียกว่าแถบดาวเคราะห์น้อย ดาวเคราะห์น้อยดวงแรกและใหญ่ที่สุดชื่อ Ceres ถูกค้นพบในปี 1801 รัศมีของมันอยู่ที่ประมาณ 500 กม. และมวลของมันอยู่ที่ประมาณ 1.2 * 10 21 กิโลกรัม (นั่นคือน้อยกว่าโลก 5,000 เท่า) ง่ายที่จะคำนวณว่าความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนเซเรสนั้นน้อยกว่าบนโลกประมาณ 32 เท่า! น้ำหนักของวัตถุใด ๆ กลับกลายเป็นจำนวนที่น้อยกว่าเท่ากัน ดังนั้นนักบินอวกาศที่พบว่าตัวเองอยู่บนเซเรสสามารถยกของหนักได้ 1.5 ตัน (รูปที่ 110)

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีใครไปเซเรสเลย แต่ผู้คนเคยไปดวงจันทร์แล้ว เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นครั้งแรกในฤดูร้อนปี 1969 เมื่อยานอวกาศอพอลโล 11 ส่งนักบินอวกาศชาวอเมริกัน 3 คนไปยังดาวเทียมธรรมชาติของเรา ได้แก่ เอ็น. อาร์มสตรอง, อี. อัลดริน และเอ็ม. คอลลินส์ “แน่นอน” อาร์มสตรองกล่าวในภายหลัง “ในสภาพแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ คุณต้องการที่จะกระโดดขึ้นไป... ความสูงในการกระโดดสูงสุดคือ 2 เมตร - อัลดรินกระโดดไปที่ขั้นที่สามของบันไดห้องโดยสารบนดวงจันทร์ น้ำตกไม่มีผลที่ไม่พึงประสงค์ ความเร็วต่ำมากจนไม่มีเหตุผลที่จะต้องกลัวการบาดเจ็บใดๆ”

ความเร่งของการตกอย่างอิสระบนดวงจันทร์นั้นน้อยกว่าบนโลกถึง 6 เท่า ดังนั้นเมื่อกระโดดขึ้นไป คนๆ หนึ่งจะขึ้นไปที่นั่นให้สูงกว่าบนโลกถึง 6 เท่า ในการกระโดดบนดวงจันทร์สูง 2 เมตร เช่นเดียวกับที่อัลดรินทำนั้น ต้องใช้แรงแบบเดียวกับบนโลกเมื่อกระโดดสูง 33 ซม.

นักบินอวกาศกลุ่มแรกอยู่บนดวงจันทร์เป็นเวลา 21 ชั่วโมง 36 นาที ในวันที่ 21 กรกฎาคม พวกเขาออกเดินทางจากดวงจันทร์ และในวันที่ 24 กรกฎาคม อะพอลโล 11 ก็กระเซ็นลงในมหาสมุทรแปซิฟิก ผู้คนออกจากดวงจันทร์ แต่เหรียญห้าเหรียญพร้อมรูปนักบินอวกาศที่เสียชีวิตห้าคนยังคงอยู่บนดวงจันทร์ เหล่านี้คือ Yu. A. Gagarin, V. M. Komarov, V. Grissom, E. White และ R Chaffee

1. รายชื่อดาวเคราะห์หลักทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นระบบสุริยะ 2. ชื่อที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดคืออะไร? 3. น้ำหนักของคนบนดาวพฤหัสบดีเกินน้ำหนักของคนคนเดียวกันบนโลกกี่ครั้ง? 4. แรงโน้มถ่วงบนดาวอังคารน้อยกว่าบนโลกกี่ครั้ง? 5. คุณรู้อะไรเกี่ยวกับเซเรสบ้าง? 6. ทำไมนักบินอวกาศบนดวงจันทร์ถึงเดินเหมือนกระโดดมากกว่าเดินปกติ?