VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Сила тяжести на других планетах Солнечной системы
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Физические условия на поверхности планет Солнечной системы были и остаются в центре внимания астрономии. Определение силы тяжести с необходимой точностью выполняются для планирования и совершения разнообразных межпланетных миссий и применяются в проектах по освоению соседних с Землёй, планет. Необходимо точно представлять себе, какая именно сила будет воздействовать на людей со стороны планеты, чтобы вычислить вес космонавтов. Это поможет при нахождении технических решений для будущих экспедиций, например, при конструировании скафандров.
Объект исследования: сила тяжести планет Солнечной системы
Цель исследования: найти вес человека на планетах Солнечной системы.
Методы исследования: сбор и анализ информации по теме с использованием различных литературных источников.
3
Основная часть
Планеты нашей Солнечной системы представляли живой интерес для физиков и астрономов с самого момента их обнаружения на обширном космическом пространстве. При их детальном изучении в течение долгого времени было установлено, что все планеты различны по своему весу и размеру, составу поверхности, физическим и химическим свойствам, а в особенности по величине силы тяжести.
Что же такое сила тяжести? Согласно определению Большой Российской энциклопедии, «сила тяжести – это сила, действующая на любое физическое тело, находящиеся вблизи поверхности источника притяжения (астрономического тела)». Она складывается из гравитационного притяжения планеты и центробежной силы, возникающей при вращении. Как уже было сказано выше, сила тяжести на разных планетах отличается. Итак, между любой парой тел во Вселенной действует сила притяжения. Этот вывод сделан на основе расчетов Ньютона, что выявил закон всемирного тяготения, согласно которому все материальные тела притягивают друг друга, однако сила притяжения не зависит от физических и химических свойств тела. Этот закон объясняет механическое устройство Солнечной системы, с ее помощью можно рассчитать космическую скорость. Например, для того, чтобы покинуть Землю, (имеется в виду преодолеть ее гравитационное притяжение), тело должно иметь скорость 11,2 км/с. Рассмотрим показатели силы тяжести на других планетах подробнее, для наглядности сравнив их с показателями на Земле.
Как известно из большинства источников, сила тяжести может быть рассчитана по формуле F=m*g, где масса тела m умножается на величину ускорения свободного падения g. Для примера возьмём вес человека, равный 60 кг и округлим величину g до показателя в 10 м/с., следовательно, на Земле сила тяжести будет равна 600 Н. Аналогично проведём расчёт по формуле силы тяжести для других планет, используя величину свободного ускорения,
4
полученную астрономом О. Н. Коротцевым. Итак, имеем следующие данные:
Плутон – 36 Н (0,6 м/с * 60 кг)
Меркурий – 222 Н (3,7 м/с * 60 кг)
Марс – 234 Н (3,9 м/с * 60 кг)
Сатурн – 624 Н (10,4 * 60 кг)
Уран – 534 Н (8,9 м/с * 60 кг)
Венера – 540 Н (9 м/с * 60 кг)
Земля – 600 Н (10 м/с * 60 кг)
Нептун – 660 Н (11 м/с * 60 кг)
Юпитер – 1440 Н (24 м/с * 60 кг)
Как видно из расчётов, Земля по показателю силы тяжести находится между гигантами, где на Сатурне и Уране она меньше, а на Юпитере и Нептуне выше. Причём стоит отметить, что на Юпитере ключевой фактор величины силы тяжести не только в его огромных размерах, но и в величине центробежного ускорения. На Венере человек весом в 60 кг будет примерно на 10 % легче, в то время как на Меркурии и Марсе легче почти в 2,6 раза. Наиболее лёгким человек будет на Плутоне, где разница составляет 16,6 раза.
5
Заключение
Как итог, сила тяжести на различных планетах действительно различается: на одних разница невелика, а на других может достигать десятки раз. Это зависит не только от размеров планеты, твёрдости или газообразности её поверхности, но и от величины её центробежного ускорения, а также от распределения масс в недрах небесного тела.
Список литературы
Cила тяжести // Энциклопедия физики и техники URL: http://www.femto.com.ua/articles/part_2/3625.html (дата обращения: 20.10.2019).
О. Н. Коротцев Астрономия для всех. - М.: Азбука-классика, 2008.
6