Na prijelazu iz 17. u 18. stoljeće, živio je u Britaniji znanstvenik Isaac Newton, koji se odlikovao velikom moći zapažanja. Dogodilo se da mu je pogled na vrt, gdje su jabuke padale s grana na tlo, pomogao otkriti zakon univerzalne gravitacije. Koja sila tjera fetus da se sve brže kreće prema površini planeta, prema kojim se zakonima događa to kretanje? Pokušajmo odgovoriti na ova pitanja.
A kad bi ova stabla jabuka, kao što je sovjetska propaganda jednom obećala, rasla na Marsu, kakav bi onda bio taj pad? Ubrzanje slobodnog pada na Marsu, na našem planetu, na drugim tijelima Sunčevog sustava… O čemu ovisi, koje vrijednosti dostiže?
Ubrzanje slobodnog pada
Što je izvanredno u poznatom kosom tornju u Pizi? Nagib, arhitektura? Da. A s nje je također zgodno bacati razne predmete, što je učinio poznati talijanski istraživač Galileo Galilei početkom 17. stoljeća. Bacajući sve vrste gizmosa, primijetio je da se teška lopta u prvim trenucima pada kreće polako, a zatim joj se brzina povećava. Istraživača je zanimao matematički zakon prema kojemudolazi do promjene brzine.
Kasnija mjerenja, uključujući i druge istraživače, pokazala su da je brzina padajućeg tijela:
- za 1 sekundu pada postaje jednako 9,8 m/s;
- za 2 sekunde - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n sekundi – n∙9,8 m/s.
Ova vrijednost od 9,8 m/s∙s naziva se "ubrzanje slobodnog pada". Na Marsu (Crvenom planetu) ili drugom planetu, je li ubrzanje isto ili ne?
Zašto je drugačije na Marsu
Isaac Newton, koji je svijetu rekao što je univerzalna gravitacija, uspio je formulirati zakon ubrzanja slobodnog pada.
Uz napredak u tehnologiji koji je podigao točnost laboratorijskih mjerenja na novu razinu, znanstvenici su uspjeli potvrditi da ubrzanje gravitacije na planeti Zemlji nije tako konstantna vrijednost. Dakle, na polovima je veći, na ekvatoru manji.
Odgovor na ovu zagonetku leži u gornjoj jednadžbi. Činjenica je da globus, strogo govoreći, nije baš kugla. To je elipsoid, blago spljošten na polovima. Udaljenost do središta planeta na polovima je manja. A kako se Mars po masi i veličini razlikuje od globusa… Ubrzanje slobodnog pada na njemu će također biti drugačije.
Upotreba Newtonove jednadžbe i opšteg znanja:
- masa planeta Mars − 6, 4171 1023 kg;
- prosječni promjer − 3389500 m;
- gravitacijska konstanta − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Neće biti teško pronaći ubrzanje slobodnog pada na Marsu.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Da biste provjerili primljenu vrijednost, možete pogledati u bilo koju referentnu knjigu. Poklapa se s tablicom, što znači da je izračun ispravno napravljen.
Kako je ubrzanje zbog gravitacije povezano s težinom
Težina je sila kojom bilo koje tijelo s masom pritiska na površinu planeta. Mjeri se u newtonima i jednak je umnošku mase i akceleracije slobodnog pada. Na Marsu i bilo kojem drugom planetu, naravno, bit će drugačije od Zemlje. Dakle, na Mjesecu je gravitacija šest puta manja nego na površini našeg planeta. To je čak stvorilo određene poteškoće astronautima koji su sletjeli na prirodni satelit. Pokazalo se da je prikladnije kretati se, oponašajući klokana.
Dakle, kako je izračunato, ubrzanje slobodnog pada na Marsu je 3,7 m/s2, odnosno 3,7 / 9,8=0,38 Zemlje.
A to znači da će težina bilo kojeg objekta na površini Crvenog planeta biti samo 38% težine istog objekta na Zemlji.
Kako i gdje radi
Putujmo mentalno kroz Svemir i pronađimo ubrzanje slobodnog pada na planetima i drugim svemirskim tijelima. NASA-ini astronauti planiraju sletjeti na jedan od asteroida u sljedećim desetljećima. Uzmimo Vestu, najveći asteroid u Sunčevom sustavu (Ceres je bila veća, ali je nedavno prebačena u kategoriju patuljastih planeta, “promaknuta u rangu”).
g Vesta=0,22 m/s2.
Sva masivna tijela postat će 45 puta lakša. Uz tako malu gravitaciju, svaki rad na površini postat će problem. Neoprezni trzaj ili skok odmah će baciti astronauta nekoliko desetaka metara uvis. Što tek reći o planovima za vađenje minerala na asteroidima. Bager ili oprema za bušenje doslovno će morati biti vezani za ove svemirske stijene.
A sada druga krajnost. Zamislite sebe na površini neutronske zvijezde (tijelo s masom sunca, a ima promjer od oko 15 km). Dakle, ako na neki neshvatljiv način astronaut ne umre od zračenja izvan skale svih mogućih raspona, tada će mu se pred očima pojaviti sljedeća slika:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Novčić težak 1 gram težio bi 240 tisuća tona na površini ovog jedinstvenog svemirskog objekta.
