Kroppsvikt på olika planeter. Tyngdkraften på månen och planeterna. Vet du att din vikt inte ens på jorden är densamma överallt?

02.11.2019

Vi förknippar ett vanligt klassiskt museum med halvtomma ekande salar, dammiga utställningar i montrar och en guides vagande röst.

En ny typ av museum har dock varit framgångsrikt i västvärlden i flera decennier - interaktiva. Huvudidén med det interaktiva museet är inte en guides monolog och en passiv granskning av utställningen, utan besökarnas engagemang i interaktion med utställningarna. Ett interaktivt museum är ett utmärkt tillfälle att spendera några timmars ledig tid på ett trevligt och lönsamt sätt. Det kommer att vara intressant för en enskild besökare, en familj och en grupp studenter. Vi kommer att vara glada att se människor i alla åldrar i vårt museum: yngre elever och deras föräldrar, såväl som mor- och farföräldrar.

När det gäller utrustning är Lunarium inte sämre än europeiska vetenskapliga centra och museer. Den ligger i två våningar och består av sektionerna "Astronomy and Physics" och "Comprehension of Space". Utställningen innehåller mer än åttio utställningar som visuellt visar olika fysiska lagar och naturfenomen på ett lekfullt sätt. Här är manifestationerna av naturlagarna ibland grafiska, ibland roliga, ibland ser ut som ett mirakel. Utställningen av avsnittet "Astronomi och fysik" introducerar oss till vetenskapens underbara värld, där varje utställning är ett riktigt vetenskapligt laboratorium, där varje besökare kan känna sig som en experimentell vetenskapsman. Här kan du skapa konstgjorda moln och tornados, generera elektrisk energi, komponera elektronisk musik, cykla rymdcykel och ta reda på din vikt på andra planeter. Och sådana utställningar som "Black Hole", "Hyperboloid Magic Wand", "Ferrofluid Hedgehog", "Plasma Ball" och "Optical Illusions" kommer säkert att väcka extraordinärt intresse bland besökarna, många frågor och heta diskussioner. Den storslagna Foucault-pendeln kommer att övertyga alla besökare om att jorden roterar runt sin axel, och Tellurium kommer att illustrera förändringen av dag och natt och årstiderna.

Utställningen "Förståelse av rymden" är utformad i form av en rymdstation med tematiska fack. Genom att flytta från ett fack till ett annat kan du göra en interplanetär resa, besöka Lunar Laboratory, bekanta dig med Big Bangs historia och resa till oändligheten! Längs vägen kan du göra observationer genom teleskop av olika optiska system, rädda planeten från asteroider, skicka ett meddelande till utomjordingar, skjuta upp luft- och väteraketer, lära dig egenskaperna hos viktlöshet och vakuum.

Varje utställning är utrustad med en färgglad skylt som hjälper dig att få all information du behöver för att utforska utställningarna på egen hand. Om det behövs kommer konsulter i hallen till undsättning - seniorstudenter och utexaminerade från fakulteten för fysik vid Moscow State University. De kommer att förklara syftet med och funktionsprinciperna för respektive utställning och svara på alla frågor.

För skolgrupper tillhandahålls tematiska och pedagogiska utflykter, tillsammans med kvalificerade guider. Det interaktiva museet är befrielse. Här kan varje vuxen åter känna sig som en barnupptäckare och tillsammans med barn få levande och oförglömliga intryck. Och barn kan prova sig i rollen som forskare-forskare. Viktigast av allt, här blir det tydligt att kunskap föds från experiment och observationer.

Det interaktiva museet är ett fantastiskt kalejdoskop av intressanta, oförglömliga experiment och upptäckter, en riktig fest för den levande fantasin. Vi väntar på dig hos oss och hoppas att du kommer att vara våra frekventa och välkomna gäster. Vi ses på Lunarium!

Objekt eller människor, som den hoppande astronauten som visas i figuren, väger mindre på månen än på jorden, på grund av månens svagare gravitationsfält. Tyngdkraften är den grundläggande gravitationskraften som fortplantar sig genom yttre rymden och verkar på alla fysiska kroppar.

Gravitationsattraktionen mellan två kroppar, till exempel mellan en planet och en person, kan kvantifieras om massan av varje kropp och avståndet mellan dem är känt. Massan, som förblir konstant, är ett kvantitativt mått på den materia som finns i kroppen. När det gäller vikt är det ett mått på tyngdkraften som verkar på en kropp. Ju starkare gravitationsfältet är, desto större blir kroppens vikt och desto högre blir dess acceleration; ju svagare gravitationsfältet är, desto mindre blir kroppens vikt och desto mindre acceleration kommer den att uppleva. Kraftegenskaperna hos gravitationsfält beror på storleken på de kroppar de omger, så vikten av någon kropp är inte ett fast värde.

På bilden Måne(vänster) och Jorden(till höger):

På månen minskar en astronauts vikt sex gånger jämfört med hans vikt på jorden, eftersom tyngdkraften på månen bara är en sjättedel av jordens.
När han återvände från månen (fig. till höger) väger astronauten som visas i figuren nedanför texten sex gånger mer på jorden än vad han vägde på månen. Med mer massa än månen utvecklar jorden en högre gravitationskraft.

Som stenar i en brunn

I gravitationsfälten som visas schematiskt i figuren under texten skapar Månen (vänster sida av bilden) en mindre attraktionskraft än den mer massiva jorden (höger sida av bilden). Att övervinna gravitationen är som att klättra upp ur en brunn. Ju större tyngdkraften är, desto djupare är brunnen och desto brantare är dess väggar.

Kärnan i kropparnas ömsesidiga gravitation

Månen och jorden (de vänstra och högra ritningarna ovanför texten) lockar till sig kroppar som är nära deras yta; kroppar skapar i sin tur också en attraktionskraft som är proportionell mot deras massa. Ju större avstånd mellan Månen och personen i den vänstra figuren och Månens mindre massa bidrar till en svagare gravitationsförbindelse, medan för paret i den högra figuren ger jordens större massa en starkare attraktion.

Månens medelmassa är cirka 7,3477 x 1022 kg.

Månen är jordens enda satellit och den himlakropp som ligger närmast den. Källan till månens sken är solen, så vi observerar alltid bara måndelen som är vänd mot den stora stjärnan. Den andra halvan av månen vid denna tidpunkt är nedsänkt i kosmiskt mörker och väntar på att dess tur ska komma ut "till ljuset". Avståndet mellan månen och jorden är cirka 384 467 km. Så idag kommer vi att ta reda på hur mycket månen väger jämfört med andra "invånare" i solsystemet, och också lära oss intressanta fakta om denna mystiska jordiska satellit.

Varför heter månen så?

De gamla romarna kallade månen för nattljusgudinnan, vars namn själva nattlampan så småningom fick namnet. Enligt andra källor har ordet "måne" indoeuropeiska rötter och betyder "ljus" - och det är av goda skäl, för när det gäller ljusstyrka ligger jordens satellit på andra plats efter solen. På antik grekiska kallades en stjärna som lyser med ett kallt gulaktigt ljus på natthimlen gudinnan Selene.

Vad väger månen?

Månen väger cirka 7,3477 x 1022 kg.

I fysiska termer finns det faktiskt inget som heter "planetens vikt". Vikt är trots allt den kraft som en kropp utövar på en horisontell yta. Alternativt, om kroppen är upphängd i en vertikal tråd, är dess vikt dragkraften för denna tråd av kroppen. Det är tydligt att månen inte är belägen på ytan och inte är i ett "upphängt" tillstånd. Så ur fysisk synvinkel har månen ingen vikt. Därför skulle det vara mer lämpligt att tala om massan av denna himlakropp.

Månens vikt och dess rörelse - vad är förhållandet?

Sedan urminnes tider har människor försökt reda ut "mysteriet" med rörelsen av jordens satellit. Teorin om månens rörelse, som först skapades av den amerikanske astronomen E. Brown 1895, har blivit grunden för moderna beräkningar. Men för att bestämma månens exakta rörelse var det nödvändigt att känna till dess massa, såväl som olika koefficienter för trigonometriska funktioner.

Men tack vare den moderna vetenskapens prestationer har det blivit möjligt att utföra mer exakta beräkningar. Med hjälp av laserlokaliseringsmetoden kan du bestämma storleken på en himlakropp med ett fel på bara ett par centimeter. Så, forskare har avslöjat och bevisat att månens massa är 81 gånger mindre än vår planets massa, och jordens radie är 37 gånger större än den liknande månparametern.

Naturligtvis blev sådana upptäckter möjliga först med tillkomsten av rymdsatelliternas era. Men vetenskapsmän från eran av den stora "upptäckaren" av lagen om universell gravitation Newton bestämde månens massa och utforskade tidvattnet som orsakas av periodiska förändringar i en himlakropps position i förhållande till jorden.

Månen - egenskaper och siffror

yta - 38 miljoner km 2, vilket är ungefär 7,4% av jordens yta
volym - 22 miljarder m 3 (2 % av värdet av en liknande markindikator)
medeldensitet - 3,34 g / cm 3 (på jorden - 5,52 g / cm 3)
gravitation - lika med 1/6 av jorden

Månen är en ganska "tung" himmelsatellit, inte typisk för jordiska planeter. Om vi jämför massan av alla planetsatelliter kommer Månen att hamna på femte plats. Även Pluto, som ansågs vara en fullfjädrad planet fram till 2006, är mer än fem gånger mindre i massa än månen. Som ni vet består Pluto av stenar och is, så dess densitet är låg - cirka 1,7 g / cm 3. Men Ganymedes, Titan, Callisto och Io, som är satelliter för solsystemets gigantiska planeter, är större än månen i massa.

Det är känt att tyngdkraften eller gravitationen hos någon kropp i universum består av närvaron av en attraktionskraft mellan olika kroppar. I sin tur beror storleken på attraktionskraften på kropparnas massa och avståndet mellan dem. Så jorden drar en person till sin yta - och inte vice versa, eftersom planeten är mycket större i storlek. I det här fallet är tyngdkraften lika med vikten av en person. Låt oss försöka dubbla avståndet mellan jordens centrum och en person (låt oss till exempel bestiga ett berg 6500 km över jordens yta). Nu väger en person fyra gånger mindre!

Men månen är betydligt sämre i massa än jorden, därför är månens gravitationskraft också mindre än jordens attraktionskraft. Så astronauterna som landade på månens yta för första gången kunde göra ofattbara hopp - även med en tung rymddräkt och annan "rymd"-utrustning. När allt kommer omkring, på månen, minskar en persons vikt så mycket som sex gånger! Den mest lämpliga platsen för att sätta "interplanetära" olympiska rekord i höjdhopp.

Så nu vet vi hur mycket månen väger, dess huvudsakliga egenskaper, såväl som andra intressanta fakta om massan av denna mystiska jordiska satellit.

Föreställ dig att vi ska på en resa genom solsystemet. Vad är tyngdkraften på andra planeter? På vilka kommer vi att vara lättare än på jorden, och på vilka kommer det att vara svårare?

Medan vi ännu inte har lämnat jorden, låt oss göra följande experiment: låt oss mentalt gå ner till en av jordens poler och sedan föreställa oss att vi har transporterats till ekvatorn. Jag undrar om vår vikt har förändrats?

Det är känt att vikten av någon kropp bestäms av attraktionskraften (tyngdkraften). Den är direkt proportionell mot planetens massa och omvänt proportionell mot kvadraten på dess radie (vi lärde oss först om detta från en skolbok i fysik). Därför, om vår jord var strikt sfärisk, skulle vikten av varje föremål när den rörde sig över dess yta förbli oförändrad.

Men jorden är inte en sfär. Den är tillplattad vid polerna och långsträckt längs ekvatorn. Jordens ekvatorialradie är 21 km längre än den polära. Det visar sig att tyngdkraften verkar på ekvatorn som på långt håll. Det är därför vikten av samma kropp i olika delar av jorden inte är densamma. De tyngsta föremålen ska finnas vid jordens poler och de lättaste - vid ekvatorn. Här blir de 1/190 lättare än vikten vid stolparna. Naturligtvis kan denna viktförändring endast detekteras med hjälp av en fjädervåg. En liten minskning av vikten av föremål vid ekvatorn inträffar också på grund av den centrifugalkraft som uppstår från jordens rotation. Således kommer vikten på en vuxen person som kommer från de höga polära breddgraderna till ekvatorn att minska med totalt cirka 0,5 kg.

Nu är det lämpligt att fråga: hur kommer vikten av en person som reser genom solsystemets planeter att förändras?

Vår första rymdstation är Mars. Hur mycket skulle en person väga på Mars? Det är inte svårt att göra en sådan beräkning. För att göra detta måste du känna till Mars massa och radie.

Som bekant är massan på den "röda planeten" 9,31 gånger mindre än jordens massa, och radien är 1,88 gånger mindre än jordklotets radie. Följaktligen, på grund av verkan av den första faktorn, bör tyngdkraften på Mars yta vara 9,31 gånger mindre och på grund av den andra - 3,53 gånger större än vår (1,88 * 1,88 = 3,53). I slutändan finns det lite mer än 1/3 av jordens gravitation (3,53: 9,31 = 0,38). På samma sätt kan man bestämma tyngdkraften på vilken himlakropp som helst.

Låt oss nu komma överens om att en astronautresenär på jorden väger exakt 70 kg. Sedan för andra planeter får vi följande viktvärden (planeterna är ordnade efter ökande vikt):

Pluto 4,5 Merkurius 26,5 Mars 26,5 Saturnus 62,7 Uranus 63,4 Venus 63,4 Jorden 70,0 Neptunus 79,6 Jupiter 161,2

Som du kan se intar jorden en mellanposition mellan de jättelika planeterna vad gäller gravitation. På två av dem - Saturnus och Uranus - är tyngdkraften något mindre än på jorden, och på de andra två - Jupiter och Neptunus - mer. Det är sant att för Jupiter och Saturnus ges vikten med hänsyn till verkan av centrifugalkraft (de roterar snabbt). Det senare minskar kroppsvikten vid ekvatorn med några procent.

Det bör noteras att för jätteplaneterna ges viktvärdena på nivån för det övre molnlagret, och inte på nivån av den fasta ytan, som för markplaneter (Mercury, Venus, Earth, Mars) och Pluto.

På Venus yta kommer en person att vara nästan 10 % lättare än på jorden. Å andra sidan, på Merkurius och Mars, kommer viktminskningen att ske med en faktor på 2,6. När det gäller Pluto kommer en person att vara 2,5 gånger lättare på den än på månen, eller 15,5 gånger lättare än på jorden.

Men på solen är gravitationen (attraktionen) 28 gånger starkare än på jorden. En människokropp skulle väga 2 ton där och omedelbart krossas av sin egen vikt. Men innan det nådde solen skulle allt förvandlas till het gas. En annan sak är små himlakroppar, som Mars-satelliterna och asteroider. På många av dem kan du lätthetsmässigt bli som ... en sparv!

Det är helt klart att en person endast kan resa till andra planeter i en speciell förseglad rymddräkt utrustad med livsuppehållande systemenheter. Vikten på orbitala rymddräkter är cirka 120 kg (orlan MK, har varit i drift sedan 2009), rymddräkter utvecklas för andra himlakroppar, de så kallade rymddräkterna, vars vikt är cirka 200 kg. Därför måste de värden som vi ger för vikten av en rymdresenär på andra planeter minst tredubblas. Först då kommer vi att få viktvärden nära de riktiga.

Korottsev O.N.

(baserat på http://www.prosto-o-slognom.ru)

Människor har drömt om att resa till stjärnorna sedan urminnes tider, från den tid då de första astronomerna undersökte andra planeter i vårt system och deras satelliter i primitiva teleskop. Många århundraden har gått sedan dess, men tyvärr är interplanetära och ännu mer flygningar till andra stjärnor omöjliga även nu. Och det enda utomjordiska föremål som forskare har besökt är månen.

Vi vet det Tyngdkraften är den kraft med vilken jorden attraherar olika föremål.

Tyngdkraften är alltid riktad mot planetens centrum. Tyngdkraften talar om för kroppen en acceleration, som kallas accelerationen av fritt fall och är numeriskt lika med 9,8 m/s 2. Detta innebär att varje kropp, oavsett dess massa, i fritt fall (utan luftmotstånd) ändrar sin hastighet för varje sekund av fall med 9,8 m/s.

Använd formeln för att hitta accelerationen för fritt fall

Planeternas M massa och deras radie R är kända genom astronomiska observationer och komplexa beräkningar.

och G är gravitationskonstanten (6,6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1).

Om vi tillämpar denna formel för att beräkna gravitationsaccelerationen på jordens yta (massa M = 5,9736 1024 kg, radie R = 6,371 106 m), får vi g \u003d 6,6742 * 10 * 5,9736 / 6,371 * 6,371 \u003d 9,822 m/s 2

Standardvärdet ("normalt") som används vid konstruktion av system av enheter är g = 9,80665 m / s 2, och i tekniska beräkningar tar de vanligtvis g = 9,81 m / s 2.

Standardvärdet för g har definierats som "genomsnittligt" i någon mening accelerationen av fritt fall på jorden, ungefär lika med accelerationen av fritt fall på en latitud av 45,5° vid havsnivån.

På grund av attraktionen till jorden flyter vatten i floder. En person som hoppar upp, faller till jorden, eftersom jorden attraherar honom. Jorden attraherar alla kroppar till sig själv: Månen, vattnet i haven och haven, hus, satelliter etc. På grund av gravitationen förändras vår planets utseende ständigt. Laviner kommer ner från bergen, glaciärer rör sig, stenfall faller, regn faller, floder rinner från kullarna till slätterna.

Alla levande varelser på jorden känner dess attraktion. Växter "känner" också tyngdkraftens verkan och riktning, varför huvudroten alltid växer ner till jordens mitt, och stjälken upp.

Jorden och alla andra planeter som rör sig runt solen attraheras av den och till varandra. Inte bara jorden attraherar kroppar till sig själv, utan dessa kroppar attraherar också jorden till sig själva. Attrahera varandra och alla kroppar på jorden. Till exempel orsakar attraktionen från månen ebb och flöde av vatten på jorden, av vilka enorma massor stiger i haven och haven två gånger om dagen till en höjd av flera meter. Attrahera varandra och alla kroppar på jorden. Därför KALLAS DEN ÖMSESIDIGA ATTRAKTIONEN AV ALLA KROPP I UNIVERSUM UNIVERSELL GRAVITATION.

För att bestämma tyngdkraften som verkar på en kropp av vilken massa som helst, är det nödvändigt att multiplicera accelerationen av fritt fall med massan av denna kropp.

F=g*m,

där m är kroppens massa, g är accelerationen för fritt fall.

Av formeln kan man se att gravitationens värde ökar med ökande kroppsvikt. Det kan också ses att tyngdkraften också beror på storleken på den fria fallaccelerationen. Så vi drar slutsatsen: för en kropp med konstant massa ändras gravitationsvärdet med en förändring i accelerationen av fritt fall.

Använd formeln för att hitta accelerationen för fritt fall g=GM/R 2

Vi kan beräkna g-värden på ytan av vilken planet som helst. Planeternas M massa och deras radie R är kända genom astronomiska observationer och komplexa beräkningar. där G är gravitationskonstanten (6,6742 10 -11 m 3 s -2 kg -1).

Planeterna har länge delats av forskare i två grupper. Den första är de jordiska planeterna: Merkurius, Venus, Jorden, Mars och mer nyligen Pluto. De kännetecknas av relativt liten storlek, ett litet antal satelliter och ett fast tillstånd. Resten - Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus - är gigantiska planeter, bestående av gasformigt väte och helium. Alla rör sig runt solen i elliptiska banor och avviker från en given bana om en angränsande planet passerar i närheten.

Vår "första rymdstation" är Mars. Hur mycket skulle en person väga på Mars? Det är inte svårt att göra en sådan beräkning. För att göra detta måste du känna till Mars massa och radie.

Som bekant är massan på den "röda planeten" 9,31 gånger mindre än jordens massa, och radien är 1,88 gånger mindre än jordklotets radie. Följaktligen, på grund av verkan av den första faktorn, bör tyngdkraften på Mars yta vara 9,31 gånger mindre och på grund av den andra - 3,53 gånger större än vår (1,88 * 1,88 = 3,53). I slutändan finns det lite mer än 1/3 av jordens gravitation (3,53: 9,31 = 0,38). Det är 0,38 g av jorden, vilket är ungefär hälften så mycket. Det betyder att man på den röda planeten kan hoppa och hoppa mycket högre än på jorden, och alla vikter kommer också att väga mycket mindre. På samma sätt kan man bestämma tyngdkraften på vilken himlakropp som helst.

Låt oss nu definiera tyngdkraften på månen. Månens massa är som vi vet 81 gånger mindre än jordens massa. Om jorden hade en så liten massa skulle gravitationskraften på dess yta vara 81 gånger svagare än den är nu. Men enligt Newtons lag drar bollen till sig som om all dess massa är koncentrerad till mitten. Jordens centrum är på ett avstånd av en jordradie från dess yta, månens centrum är på ett avstånd av en månradie. Men månradien är 27/100 av jorden, och från en minskning av avståndet med 100/27 gånger ökar attraktionskraften med (100/27) 2 gånger. Så i slutändan är gravitationsspänningen på månens yta

100 2 / 27 2 * 81 = 1/6 jord

Det är konstigt att om vatten fanns på månen, skulle en simmare känna sig i månreservoaren precis som på jorden. Dess vikt skulle minska med en faktor sex, men vikten av vattnet som den tränger undan skulle också minska med samma mängd; förhållandet mellan dem skulle vara detsamma som på jorden, och simmaren skulle vara nedsänkt i månens vatten exakt lika mycket som han är nedsänkt i vårt.

fritt fallacceleration på ytan av vissa himlakroppar, m/s 2

Sön 273.1

Merkurius 3,68-3,74

Venus 8,88

Jorden 9,81

Månen 1.62

Ceres 0,27

Mars 3,86

Jupiter 23.95

Saturnus 10.44

Uranus 8,86

Neptunus 11.09

Pluto 0,61

Som framgår av tabellen finns ett nästan identiskt värde på accelerationen av fritt fall på Venus och är 0,906 av jordens.

Låt oss nu komma överens om att en astronautresenär på jorden väger exakt 70 kg. Sedan för andra planeter får vi följande viktvärden (planeterna är ordnade efter ökande vikt):

Men på solen är gravitationen (attraktionen) 28 gånger starkare än på jorden. En människokropp skulle väga 20 000 N där och skulle omedelbart krossas av sin egen vikt.

Om vi har en rymdresa till solsystemets planeter måste vi vara beredda på att vår vikt kommer att förändras. Attraktionskraften har också olika effekter på levande varelser. Enkelt uttryckt, när andra beboeliga världar upptäcks, kommer vi att se att deras invånare skiljer sig mycket från varandra beroende på massan på deras planeter. Till exempel, om månen var bebodd, skulle den vara bebodd av mycket höga och ömtåliga varelser, och vice versa, på en planet med Jupiters massa, skulle invånarna vara mycket korta, starka och massiva. Annars, på svaga lemmar under sådana förhållanden, kan du helt enkelt inte överleva med all din önskan. Tyngdkraften kommer att spela en viktig roll i den framtida koloniseringen av samma Mars.