Параграф 16 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

📉 Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах

🌍 Ускорение свободного падения на поверхности Земли

Ускорение свободного падения на поверхности Земли обозначается буквой g и является результатом действия силы всемирного тяготения.

• Для тела, находящегося на поверхности Земли, сила тяжести mg выражается формулой mg = G * (Mз * m) / Rз².

• В данной формуле G — гравитационная постоянная, Mз — масса Земли, а Rз — радиус Земли.

• Из этой формулы следует, что ускорение свободного падения на поверхности зависит от массы и радиуса планеты.

• Приблизительно его значение составляет 9,8 м/с².

• Это значение используется в расчётах для большинства задач, связанных с движением тел под действием силы тяжести.

🏔️ Изменение ускорения свободного падения на высоте

Если тело поднято на определённую высоту h над поверхностью Земли, расстояние до центра планеты увеличивается на величину Rз+h.

• В этом случае ускорение свободного падения рассчитывается по формуле g = G * Mз / (Rз+h)².

• Чем больше высота, тем меньше значение силы тяжести, так как увеличивается расстояние до центра Земли.

• На высоте 3 км ускорение свободного падения уменьшается на 0,09 %.

• Это уменьшение незначительно на небольших высотах, но при значительном удалении от поверхности оно становится важным.

• Такое изменение связано с уменьшением силы притяжения Земли с увеличением расстояния.

📍 Влияние географического положения на ускорение

Ускорение свободного падения на поверхности Земли также зависит от географического положения объекта.

• Из-за вращения Земли на экваторе ускорение свободного падения меньше, чем на полюсах.

• На экваторе оно составляет примерно 9,78 м/с², а на полюсах — 9,83 м/с².

• Это различие объясняется центробежной силой, возникающей при вращении планеты вокруг своей оси.

• Центробежная сила компенсирует часть силы притяжения на экваторе, что приводит к небольшому уменьшению ускорения свободного падения в этих широтах.

🌙 Ускорение свободного падения на Луне

На Луне ускорение свободного падения значительно меньше, чем на Земле, и составляет всего 1,6 м/с².

• Это связано с тем, что масса Луны гораздо меньше массы Земли.

• По формуле g_л ≈ G * Мл / Rл² можно рассчитать значение ускорения для любого небесного тела.

• Для сравнения, человек массой 60 кг на Земле испытывает силу тяжести 588 Н, а на Луне — всего 98 Н.

• Движение на Луне отличается от движения на Земле, и такие различия следует учитывать при планировании космических миссий.

🚀 Применение значения ускорения для других небесных тел

Значение ускорения свободного падения можно рассчитать для любой планеты или спутника, если известны их масса и радиус.

• Для Марса и Юпитера значения ускорения будут различными в силу разного гравитационного притяжения.

• Понимание этих значений необходимо для расчёта траекторий космических аппаратов и определения условий движения объектов на поверхности.

• Закон всемирного тяготения Ньютона остаётся основой всех таких расчётов.

• Данный закон позволяет точно предсказать движение тел в гравитационных полях планет и их спутников.

💎 База параграфа

• 📐 Величины и формулы:

  • Сила тяжести (Fт) — измеряется в Ньютонах (Н). Fт = mg.

  • Ускорение свободного падения на поверхности (g) — измеряется в м/с². g = G * M / R².

  • Ускорение на высоте h (g_h) — измеряется в м/с². g_h = G * M / (R + h)².

• 🔢 Цифры и константы:

  • 9,8 м/с² — среднее значение g на поверхности Земли.

  • 9,78 м/с² — значение g на экваторе.

  • 9,83 м/с² — значение g на полюсах.

  • 1,6 м/с² — значение g на Луне.

  • 0,09 % — величина уменьшения g на высоте 3 км.

• 🧪 Явления и опыты:

  • Вращение Земли — процесс, порождающий центробежную силу, влияющую на итоговое значение g.

  • Изменение веса на Луне — наглядная демонстрация зависимости силы тяжести от массы небесного тела.

• 📖 Определения:

  • Ускорение свободного падения — ускорение, сообщаемое телу силой тяжести.

  • Центробежная сила — сила, возникающая в неинерциальной системе отсчета (связанной с вращающейся Землей), направленная от оси вращения.

📝 Подведем итоги

• Ускорение свободного падения g не является абсолютной константой и зависит от массы и радиуса конкретного небесного тела.

• На Земле значение g максимально на полюсах и минимально на экваторе из-за формы планеты и её вращения.

• С увеличением высоты h над поверхностью планеты ускорение g уменьшается по закону обратных квадратов.

• Любая планета (Марс, Юпитер) имеет свое уникальное g, что критически важно для космонавтики.