Прискорення вільного падіння
Згадка поняття прискорення вільного падіння нерідко супроводжується прикладами і дослідами зі шкільних підручників, в рамках яких різні за вагою предмети (зокрема, перо і монета) були скинуті з однакової висоти. Здається абсолютно очевидним, що предмети впадуть на землю через різні проміжки часу (перо так взагалі може не впасти). Стало бути, вільне падіння тіл не підпорядковується лише одному конкретному правилу. Однак це здається само собою зрозумілим лише зараз, деякий час тому було потрібно проведення дослідів для того, щоб це підтвердити. Дослідники розумно припустили, що на падіння тіл діє якась сила, яка впливає на їх рух і, як наслідок, швидкість вертикального пересування. Далі були не менш знамениті досліди зі скляними трубками з розташованими всередині монетою і пером (для чистоти експерименту). З трубок був викачаний повітря, після чого вони було герметично закупорені. Яке ж було здивування дослідників, коли і перо, і монета, незважаючи на очевидно різну вагу, падають з однаковою швидкістю.
Такий досвід послужив основою не тільки для створення самого поняття прискорення вільного падіння (УСП), але й для припущення про те, що вільне падіння (тобто падіння тіла, на яке не діють ніякі протидіючі сили) можливе тільки у вакуумі. У повітрі же, який є джерелом опору, всі тіла рухаються з прискоренням.
Так з'явилося поняття прискорення вільного падіння, отримало таке визначення:
- падіння тіл зі стану спокою під впливом сили тяжіння Землі.
Цьому поняттю була присвоєна буква грецького алфавіту g (ШЕ).
На основі таких дослідів стало ясно, що УСП абсолютно точно характерно для Землі, оскільки відомо, що на нашій планеті є сила, яка притягує до своєї поверхні всі тіла. Виник, однак, інше питання: як виміряти цю величину і чому вона дорівнює.
Рішення першого питання знайшлося досить швидко: вчені за допомогою спеціальної фотозйомки зафіксували положення тіла під час падіння в безповітряному просторі в різні відрізки часу. З'ясувалася цікава річ: всі тіла в даному місці Землі падають з однаковим прискоренням, яке, тим не менше, кілька відрізняється залежно від конкретного місця на планеті. При цьому висота, з якої тіла почали свій рух, не має ніякого значення: це можуть бути 10, 100 або 200 метрів.
Вдалося з'ясувати: прискорення вільного падіння на Землі дорівнює приблизно 9.8 Н / кг. За фактом же ця величина може знаходитися в проміжку від 9.78 Н / кг до 9.83 Н / кг. Така різниця (нехай і невелика в очах обивателя) пояснюється як формою Землі (яка не зовсім куляста, а плеската біля полюсів), так і добовим обертанням Землі навколо Сонця. Як правило, для підрахунків береться середня величина - 9,8 Н / кг, при великих числах - округлюється до 10 Н / кг.
g = 9,8 Н / кг
На тлі отриманих даних видно, що прискорення вільного падіння на інших планетах відрізняється від оного на Землі. Вчені дійшли висновку, що виразити його можна наступною формулою:
g = G х M планети / (R планети) (2)
Говорячи простими словами: G (гравітаційна стала (6,67 • 10 (-11) м2 / с2 • кг)) потрібно помножити на M - масу планети-, розділити на R - радіус планети в квадраті. Наприклад, знайдемо прискорення вільного падіння на Місяці. Знаючи, що її маса дорівнює 7,3477middot-10 (22) кг, а радіус - 1737,10 км, знаходимо, що УСП = 1,62 Н / кг. Як видно, прискорення на двох планет разюче відрізняються один від одного. Зокрема, на Землі воно практично в 6 разів більше! Простіше кажучи, Місяць притягує предмети, що знаходяться на її поверхні, з силою, меншою в 6 разів, ніж Земля. Саме тому космонавти на Місяці, яких ми бачимо по телебаченню, ніби стають легше. Фактично, вони втрачають вагу (Не масу!). Результатом стають забавні ефекти на зразок стрибків на кілька метрів, відчуття польоту і довгі кроки.