Ποια είναι η διαφορά της δύναμης της βαρύτητας στην επιφάνεια και εκατό μίλια μακριά από την επιφάνεια της γης;
Βασικές έννοιες
* Ο νόμος της καθολικής βαρύτητας του Νεύτωνα: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι κάθε αντικείμενο στο σύμπαν προσελκύει κάθε άλλο αντικείμενο με μια δύναμη που είναι:
* άμεσα ανάλογα με το προϊόν των μαζών τους: Τα πιο μαζικά αντικείμενα ασκούν ισχυρότερη έλξη.
* αντιστρόφως ανάλογα με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των κέντρων τους: Καθώς τα αντικείμενα απομακρύνονται μακρύτερα, η βαρυτική δύναμη εξασθενεί γρήγορα.
Υπολογισμός της διαφοράς
1. Ακτίνα της Γης: Η ακτίνα της Γης είναι περίπου 3959 μίλια.
2. Απόσταση από το κέντρο της Γης:
* Στην επιφάνεια:3959 μίλια
* 100 μίλια πάνω από την επιφάνεια:3959 + 100 =4059 μίλια
3. Υπολογισμός βαρύτητας: Η δύναμη της βαρύτητας (F) μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
* F =(g * m1 * m2) / r^2
* G =σταθερή βαρύτητα (6.674 x 10^-11 n m^2/kg^2)
* m1 =μάζα γης (5.972 x 10^24 kg)
* m2 =μάζα ενός αντικειμένου (μπορούμε να υποθέσουμε μια τυπική μάζα για σύγκριση)
* r =απόσταση μεταξύ των κέντρων της γης και του αντικειμένου
4. σύγκριση:
* Θα διαπιστώσετε ότι η δύναμη της βαρύτητας στα 100 μίλια πάνω από την επιφάνεια είναι σημαντικά ασθενέστερη από ό, τι στην επιφάνεια. Επειδή η απόσταση (r) στον τύπο είναι τετράγωνο, μια σχετικά μικρή αλλαγή στην απόσταση οδηγεί σε μια πιο έντονη αλλαγή στη δύναμη της βαρύτητας.
Σημαντική σημείωση: Η δύναμη της βαρύτητας δεν φτάνει ποτέ στο μηδέν. Αδυναμώνει καθώς η απόσταση αυξάνεται, αλλά θεωρητικά επεκτείνεται απείρως. Ωστόσο, σε ακραίες αποστάσεις, γίνεται πρακτικά αμελητέο.
Πρακτικό παράδειγμα:
* Οι δορυφόροι που περιστρέφονται γύρω από τη γη βιώνουν μια ασθενέστερη δύναμη βαρύτητας από τα αντικείμενα στην επιφάνεια. Γι 'αυτό μπορούν να παραμείνουν σε τροχιά χωρίς να επιστρέψουν στη γη.
Συνοπτικά: Η δύναμη της βαρύτητας στα 100 μίλια πάνω από την επιφάνεια της γης είναι αισθητά ασθενέστερη από ό, τι στην επιφάνεια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και του κέντρου της γης αυξάνεται και η δύναμη της βαρύτητας είναι αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης.
