Ускорение свободного падения

Ускорение свободного падения – это величина, которая говорит, что все тела на нашей планете будут падать с одинаковым ускорением ≈ 9,81[мс2]9,81\left[\frac{м}{с^2}\right], то есть это то же самое aa – ускорение, только выведенное как постоянная, для планеты Земля.

Мы часто замечали, как медленно падают листья с деревьев и как быстро падает брошенный камень. Дело в том, что листик обладает крайне маленькой массой, как следствие, на него действует крайне маленькая сила тяжести – FTF_T, а площадь поверхности у листика крайне большая, как следствие, на него действует большая сила сопротивления воздуха – FBF_B (в рамках нашего курса мы не рассматриваем силу сопротивления воздуха, но её можно представить как силу трения о воздух, то есть она тоже действует в сторону, противоположную направлению движения). Так и получается, что сила тяжести незначительно превышает силу сопротивления воздуха, и из-за этого листик с дерева падает медленнее камня. Но если мы сбросим с одинаковой высоты самое лёгкое пёрышко и шар для боулинга, то в условиях вакуума два этих тела упадут с одинаковым ускорением g≈9,81[мс2]g≈9,81\left[\frac{м}{с^2}\right].

Ускорение свободного падения зависит от радиуса планеты, массы планеты и от некоторой постоянной, о которой мы не будем говорить. Наша планета не идеально шарообразная: где-то есть горы, а где-то есть впадины, к тому же шарик нашей планеты немного сплющен из-за её вращения. Это значит, что мы можем утверждать, что радиус в некоторых местах нашей планеты отличается, как следствие и gg тоже будет отличаться в некоторых местах. Но в решении задач мы это никак не будем использовать, для нас g=10[мс2]g=10\left[\frac{м}{с^2}\right].

Я думаю, что вы видели в мультфильмах, как далеко и высоко люди прыгают на Луне. У них это получается из-за того, что ускорение свободного падения на Луне крайне мало g=1,62[мс2]g=1,62\left[\frac{м}{с^2}\right]. Такое сильное различие по сравнению с Землёй возникает из-за того, что Луна намного легче Земли. Тут важно не запутаться: меньший радиус, наоборот, увеличивал бы gg, ведь чем ближе мы к центру планеты, тем сильнее она нас притягивает. Просто масса Луны меньше земной в 81 раз, а радиус – всего в 3,7 раза, и в этом споре масса побеждает с большим запасом.

Также gg используется в измерении перегрузок лётчиков и космонавтов, одним словом – пилотов. Во время сильного ускорения пилотов крайне сильно вжимает в кресло, при этом они испытывают большие физические страдания. Пилоты используют специальные костюмы, которые сжимают их тело, чтобы помочь сердцу перекачивать кровь по организму, ведь во время больших перегрузок вся кровь в теле тоже стремится к тому, чтобы вжаться в кресло. Иногда пилоты могут испытывать перегрузки до 12g12 g! А во время экстренного катапультирования аж до 20g20 g! Это означает, что вес пилота возрастает в 20 раз!

Проверь себя

Из-за какого явления, которое мы разбирали в одной из прошлых тем, пилоты испытывают такие большие перегрузки?

Таблица gg для разных тел

ТелоТипg,[мс2]g,\left[\frac{м}{с^2}\right]
Солнцезвезда273
Меркурийпланета3,70
Венерапланета8,88
Земляпланета9,81
Марспланета3,71
Юпитерпланета-гигант24,79
Плутонкарликовая планета0,62
Лунаспутник Земли1,62
Иоспутник Юпитера1,79
Европаспутник Юпитера1,31
Цереракарликовая планета0,28

Запишитесь на занятия, чтобы отслеживать свой прогресс.