Как найти ускорение свободного падения на венере

Как вычислить ускорение свободного падения на Венере?

Ускорение свободного падения — это физическая величина, которая описывает ускорение свободного падения тела, находящегося на поверхности планеты или спутника. Ускорение свободного падения на планетах сильно различается из-за разных значений их гравитационных констант, радиуса и массы. В данной статье будет рассмотрено, как вычислить ускорение свободного падения на Венере — самой близкой планете к Земле.

Характеристики планеты:

• Диаметр: 12 104 км
• Масса: 4,868 × 10²⁴ кг
• Средняя плотность: 5243 кг/м³
• Период вращения: -243 земных дней
• Сидерический период обращения вокруг Солнца: 224,7 земных дней
• Гравитационная константа: 8,87 м/с²

Формула для расчета ускорения свободного падения:

g = G(M/R²)

где:

• g — ускорение свободного падения
• G — гравитационная константа
• M — масса планеты
• R — радиус планеты

Итак, для расчета ускорения свободного падения на Венере нам нужно:

1. Найти значение гравитационной константы (G)
2. Найти значение массы (M) Венеры
3. Найти значение радиуса (R) Венеры
4. Применить формулу для расчета ускорения свободного падения (g)

Шаг 1. Находим значение гравитационной константы (G):

Гравитационная константа (G) — константа, определяющая величину притяжения между двумя массами. Его значение равно 6,674 × 10⁻¹¹ Н·м²/кг².

Таким образом, чтобы найти значение гравитационной константы на Венере, мы можем использовать общепринятую формулу:

G = (gR²)/M

Подставляем значения известных параметров Венеры:

G = (8,87 м/с² * (6052 км)²) / (4,868 × 10²⁴ кг)

Делим числа в числителе и знаменателе формулы и получаем:

G = 0,00000000133 Н·м²/кг²

Шаг 2. Находим значение массы (M) Венеры:

Масса (M) Венеры равна 4,868 × 10²⁴ кг (уже использована в формуле для нахождения гравитационной константы).

Шаг 3. Находим значение радиуса (R) Венеры:

Радиус (R) Венеры равен 6052 км. Это значение было использовано в формуле для нахождения гравитационной константы.

Шаг 4. Применяем формулу для расчета ускорения свободного падения (g) на Венере:

g = G(M/R²)

Подставляем значения известных параметров Венеры:

g = (0,00000000133 Н·м²/кг² * 4,868 × 10²⁴ кг) / (6052 км)²

Переводим км² в м²:

g = (0,00000000133 Н·м²/кг² * 4,868 × 10²⁴ кг) / (6052000 м)²

Делим числа в числителе и знаменателе формулы и получаем:

g = 8,87 м/с²

Итог:

Таким образом, ускорение свободного падения на Венере равно 8,87 м/с², что составляет примерно 90 процентов ускорения свободного падения на Земле.

Как вычислить ускорение свободного падения на Венере

Венера — это единственная планета в Солнечной системе, которая вращается наоборот относительно остальных планет. Это также самая горячая планета, которая является ближайшей к Земле. Однако, зачастую интересуются вопросом: как вычислить ускорение свободного падения на Венере?

Ускорение свободного падения

Для начала, следует понять, что ускорение свободного падения (g) — это ускорение, с которым объект свободно падает под воздействием силы тяжести. Расчет ускорения свободного падения зависит от многих факторов, включая массу объекта, его расположение и форму, а также мощность гравитационного поля.

Гравитационное поле на Венере

Перед тем, как рассчитать ускорение свободного падения на Венере, следует понимать, что гравитационное поле — это сила, с которой Венера притягивает объект к своей поверхности. Гравитационное поле Венеры зависит от ее массы и радиуса.

Масса Венеры составляет примерно 4.87 × 10²⁴ килограммов, а радиус — около 6,052 километров. Однако, для расчета ускорения свободного падения, необходимо использовать уравнение, которое учитывает не только массу и радиус, но и расположение объекта относительно поверхности планеты.

Расчет ускорения свободного падения

Существует несколько формул для расчета ускорения свободного падения на Венере, но наиболее распространенное уравнение выглядит так:

g = G * M / r²

где:

• g — ускорение свободного падения
• G — гравитационная постоянная (6.67 × 10 ^ -11 N∙m²/kg²)
• M — масса Венеры
• r — радиус Венеры

Используя это уравнение, можно рассчитать ускорение свободного падения на поверхности Венеры. Результат составляет примерно 8.87 м/с², что на 82% больше, чем ускорение свободного падения на Земле.

Итог

Вычислить ускорение свободного падения на Венере можно с помощью формулы, которая учитывает массу и радиус планеты, а также гравитационную постоянную. Используя это уравнение, можно рассчитать, что ускорение свободного падения на Венере составляет примерно 8.87 м/с². Это на 82% больше, чем ускорение свободного падения на Земле.

Как вычислить ускорение свободного падения на Венере?

Ускорение свободного падения — это ускорение, с которым тело падает в бездарность. Это ускорение зависит от массы тела и расстояния до планеты. Ускорение свободного падения на каждой планете различно, и вычисления этого параметра на поверхности Венеры могут быть несколько сложными.

Несколько слов о Венере

Венера — это вторая планета от Солнца и самая близкая к Земле. Несмотря на свое ближайшее расположение к Земле, Венера является одной из наименее исследованных планет в Солнечной системе. Венера имеет очень густую атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа, а также плотный слой облаков, который скрывает поверхность Венеры. Поэтому изучение ускорения свободного падения может представлять трудности.

Формула ускорения свободного падения

Ускорение свободного падения может быть вычислено с помощью формулы:

g = G * M / r²

где g — ускорение свободного падения, G — гравитационная постоянная, M — масса планеты, r — расстояние от центра планеты до тела, на которое мы измеряем ускорение свободного падения.

Вычисление ускорения свободного падения на Венере

Также, как и на других планетах, ускорение свободного падения на Венере зависит от массы самой Венеры и расстояния от центра планеты до тела, на которое мы измеряем ускорение. Масса Венеры составляет 4,87 х 10²⁴ кг. Тем не менее, измерение ускорения свободного падения на Венере может быть затруднено из-за ее плотной атмосферы и плотных облаков.

Существует несколько способов вычислить ускорение свободного падения на Венере:

• Использование зондов и аппаратов, которые падали на поверхность Венеры. Эти зонды были оснащены инерционными навигационными системами, которые могли измерить ускорение свободного падения при приземлении на поверхность Венеры.
• Расчет ускорения свободного падения на основе гравитационного поля Венеры. Используя информацию о скорости и орбите орбитальных аппаратов, можно вычислить притяжение Венеры и, следовательно, ускорение свободного падения.

Итог

Ускорение свободного падения на Венере можно вычислить с помощью формулы, которая зависит от массы планеты и расстояния до тела, на которое мы измеряем ускорение свободного падения. Однако, из-за плотной атмосферы и облаков измерение этого параметра может быть затруднено. Несмотря на это, существуют различные способы измерения ускорения свободного падения на Венере, включая использование зондов и аппаратов, которые падали на поверхность Венеры, и расчет на основе гравитационного поля Венеры.

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах. 

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте. 

Как быстро и эффективно исправить почерк?  Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью. 

Спрятать решение

Источник: Рым­ке­вич А. П. Сбор­ник задач по фи­зи­ке для 9−11 клас­сов, М.: «Про­све­ще­ние», 1990 (№ 180)

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 19 августа 2022 года; проверки требуют 4 правки.

Ускоре́ние свобо́дного паде́ния (ускорение силы тяжести) — ускорение, придаваемое телу силой тяжести, при исключении взаимодействия с другими телами.
В соответствии с уравнением движения тел в неинерциальных системах отсчёта^[2] ускорение свободного падения численно равно силе тяжести, воздействующей на объект единичной массы.

Ускорение свободного падения на поверхности Земли g (обычно произносится как «же») варьируется от 9,780 м/с² на экваторе до 9,82 м/с² на полюсах^[3]. Стандартное («нормальное») значение, принятое при построении систем единиц, составляет 9,80665 м/с²^[4][5]. Стандартное значение g было определено как «среднее» в каком-то смысле на всей Земле: оно примерно равно ускорению свободного падения на широте 45,5° на уровне моря. В приблизительных расчётах его обычно принимают равным 9,81, 9,8 или более грубо 10 м/с².

Физическая сущность[править | править код]

Для определённости будем считать, что речь идёт о свободном падении на Земле. Эту величину можно представить как векторную сумму двух слагаемых: гравитационного ускорения, вызванного земным притяжением, и центробежного ускорения, связанного с вращением Земли.

Центростремительное ускорение[править | править код]

Центростремительное ускорение является следствием вращения Земли вокруг своей оси. Именно центростремительное ускорение, вызванное вращением Земли вокруг своей оси, вносит наибольший вклад в неинерциальность системы отсчёта, связанную с Землёй. В точке, находящейся на расстоянии a от оси вращения, оно равно ω²a, где ω — угловая скорость вращения Земли, определяемая как ω = 2π/T, а Т — время одного оборота вокруг своей оси, для Земли равное 86164 секундам (звёздные сутки). Центростремительное ускорение направлено по нормали к оси вращения Земли. На экваторе оно составляет 3,39636 см/с², причём на других широтах направление вектора его не совпадает с направлением вектора гравитационного ускорения, направленного к центру Земли.

Гравитационное ускорение[править | править код]

В соответствии с законом всемирного тяготения, величина гравитационного ускорения на поверхности Земли или космического тела связана с его массой M следующим соотношением:

,

где G — гравитационная постоянная (6,67430[15]·10⁻¹¹ м³·с⁻²·кг⁻¹)^[6], а r — радиус планеты. Это соотношение справедливо в предположении, что плотность вещества планеты сферически симметрична. Приведённое соотношение позволяет определить массу любого космического тела, включая Землю, зная её радиус и гравитационное ускорение на её поверхности, либо, наоборот, по известной массе и радиусу определить ускорение свободного падения на поверхности.

Исторически масса Земли была впервые определена Генри Кавендишем, который провёл первые измерения гравитационной постоянной.

Гравитационное ускорение на высоте h над поверхностью Земли (или иного космического тела) можно вычислить по формуле:

,

где M — масса планеты.

Ускорение свободного падения на Земле[править | править код]

Ускорение свободного падения у поверхности Земли зависит от широты. Приблизительно оно может быть вычислено (в м/с²) по эмпирической формуле^[7][8]:

где  — широта рассматриваемого места,

 — высота над уровнем моря в метрах.

Полученное значение лишь приблизительно совпадает с ускорением свободного падения в данном месте. При более точных расчётах необходимо использовать одну из моделей гравитационного поля Земли^[en][9], дополнив её поправками, связанными с вращением Земли, приливными воздействиями.
На ускорение свободного падения влияют и другие факторы, например, атмосферное давление, которое меняется в течение суток: от атмосферного давления зависит плотность воздуха в большом объёме, а следовательно и результирующая сила тяжести, изменение которой могут зафиксировать высокочувствительные гравиметры^[10].

Пространственные изменения гравитационного поля Земли (гравитационные аномалии) связаны с неоднородности плотности в её недрах, что может быть использовано для поиска залежей полезных ископаемых методами гравиразведки.

Почти везде ускорение свободного падения на экваторе ниже, чем на полюсах, за счёт центробежных сил, возникающих при вращении планеты, а также потому, что радиус r на полюсах меньше, чем на экваторе из-за сплюснутой формы планеты. Однако места экстремально низкого и высокого значения g несколько отличаются от теоретических показателей по этой модели. Так, самое низкое значение g (9,7639 м/с²) зафиксировано на горе Уаскаран в Перу в 1000 км южнее экватора, а самое большое (9,8337 м/с²) — в 100 км от Северного полюса^[11].

Измерение[править | править код]

Ускорение свободного падения у поверхности Земли может быть измерено посредством гравиметра. Различают две разновидности гравиметров: абсолютные и относительные. Абсолютные гравиметры измеряют ускорение свободного падения непосредственно. Относительные гравиметры, некоторые модели которых действуют по принципу пружинных весов, определяют приращение ускорения свободного падения относительно значения в некотором исходном пункте.
Ускорение свободного падения на поверхности Земли или другой планеты может быть также вычислено на основе данных о вращении планеты и её гравитационном поле. Последнее может быть определено посредством наблюдения за орбитами спутников и движения других небесных тел вблизи рассматриваемой планеты.

См. также[править | править код]

• Свободное падение
• Гравиметрия
• Гравиразведка
• Перегрузка (летательные аппараты)

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Енохович А. С. Краткий справочник по физике. — М.: Высшая школа, 1976. — 288 с.