Mwanzoni mwa karne ya 17 na 18, kuliishi Uingereza mwanasayansi, Isaac Newton, ambaye alitofautishwa na uwezo mkubwa wa uchunguzi. Ilifanyika kwamba mtazamo wa bustani, ambapo apples ilianguka kutoka matawi hadi chini, ilimsaidia kugundua sheria ya mvuto wa ulimwengu wote. Ni nguvu gani hufanya fetusi kusonga kwa kasi na kwa kasi kwenye uso wa sayari, kulingana na sheria gani harakati hii hutokea? Hebu tujaribu kujibu maswali haya.
Na ikiwa miti hii ya tufaha, kama propaganda za Soviet iliwahi kuahidi, ilikua kwenye Mihiri, anguko hilo lingekuwaje wakati huo? Kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo kwenye Mirihi, kwenye sayari yetu, kwenye miili mingine ya mfumo wa jua… Inategemea nini, inafikia maadili gani?
Kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo
Ni nini cha kustaajabisha kuhusu Mnara maarufu wa Leaning wa Pisa? Tilt, usanifu? Ndiyo. Na pia ni rahisi kutupa vitu mbali mbali kutoka kwake, ambayo ndivyo mchunguzi maarufu wa Italia Galileo Galilei alifanya mwanzoni mwa karne ya 17. Kutupa chini kila aina ya gizmos, aliona kwamba mpira mzito katika dakika za kwanza za kuanguka huenda polepole, kisha kasi yake huongezeka. Mtafiti alipendezwa na sheria ya hisabati kulingana na ambayomabadiliko ya kasi hutokea.
Vipimo vilivyofanywa baadaye, vikiwemo vya watafiti wengine, vilionyesha kuwa kasi ya mwili unaoanguka:
- kwa sekunde 1 ya msimu wa baridi inakuwa sawa na 9.8 m/s;
- ndani ya sekunde 2 - 19.6 m/s;
- 3 – 29.4 m/s;
- …
- n – n∙9.8 m/s.
Sekunde
Thamani hii ya 9.8 m/s∙s inaitwa "kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo". Kwenye Mirihi (Sayari Nyekundu) au sayari nyingine, je, kuongeza kasi ni sawa au la?
Kwa nini ni tofauti kwenye Mirihi
Isaac Newton, ambaye aliuambia ulimwengu nini uvutano wa ulimwengu wote ni, aliweza kutunga sheria ya kuongeza kasi ya kuanguka bila malipo.
Kwa maendeleo ya teknolojia ambayo yameinua usahihi wa vipimo vya maabara hadi kiwango kipya, wanasayansi wameweza kuthibitisha kwamba kuongeza kasi ya mvuto kwenye sayari ya Dunia sio thamani ya mara kwa mara. Kwa hivyo, kwenye nguzo ni kubwa zaidi, kwenye ikweta ni kidogo.
Jibu la kitendawili hiki liko katika mlinganyo ulio hapo juu. Ukweli ni kwamba ulimwengu, kwa kusema madhubuti, sio tufe kabisa. Ni ellipsoid, iliyopigwa kidogo kwenye miti. Umbali wa katikati ya sayari kwenye nguzo ni mdogo. Na jinsi Mars inavyotofautiana kwa wingi na saizi kutoka kwa ulimwengu… Uharakishaji wa kuanguka bila malipo juu yake pia utakuwa tofauti.
Kutumia mlingano wa Newton na maarifa ya kawaida:
- wingi wa sayari ya Mars − 6, 4171 1023 kg;
- kipenyo wastani − 3389500 m;
- gravitational constant − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
Haitakuwa vigumu kupata kasi ya kuanguka bila malipo kwenye Mirihi.
g Mars=G∙M Mars / RMars 2.
g Mars=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3.71 m/s2.
Ili kuangalia thamani iliyopokelewa, unaweza kuangalia katika kitabu chochote cha marejeleo. Inalingana na jedwali, ambayo inamaanisha kuwa hesabu ilifanywa kwa usahihi.
Jinsi kuongeza kasi kutokana na mvuto kunahusiana na uzito
Uzito ni nguvu ambayo kwayo mwili wowote wenye shinikizo kubwa kwenye uso wa sayari. Inapimwa kwa newtons na ni sawa na bidhaa ya wingi na kuongeza kasi ya kuanguka kwa bure. Juu ya Mirihi na sayari nyingine yoyote, bila shaka, itakuwa tofauti na dunia. Kwa hivyo, kwenye Mwezi, mvuto ni chini ya mara sita kuliko kwenye uso wa sayari yetu. Hii hata ilileta matatizo fulani kwa wanaanga ambao walitua kwenye satelaiti ya asili. Ilionekana kuwa rahisi zaidi kuzunguka, kuiga kangaruu.
Kwa hivyo, kama ilivyohesabiwa, kasi ya kuanguka bila malipo kwenye Mirihi ni 3.7 m/s2, au 3.7 / 9.8=0.38 ya Dunia.
Na hii ina maana kwamba uzito wa kitu chochote kwenye uso wa Sayari Nyekundu utakuwa tu 38% ya uzito wa kitu kimoja hapa Duniani.
Jinsi na wapi inafanya kazi
Hebu tusafiri kimawazo katika Ulimwengu na kupata kasi ya kuanguka bila malipo kwenye sayari na vyombo vingine vya anga. Wanaanga wa NASA wanapanga kutua kwenye moja ya asteroids ndani ya miongo ijayo. Hebu tuchukue Vesta, asteroid kubwa zaidi katika mfumo wa jua (Ceres ilikuwa kubwa zaidi, lakini hivi majuzi ilihamishiwa kwenye kategoria ya sayari ndogo, "iliyopandishwa cheo").
g Vesta=0.22 m/s2.
Miili yote mikubwa itakuwa nyepesi mara 45. Kwa mvuto mdogo kama huo, kazi yoyote juu ya uso itakuwa shida. Jerk au kuruka bila kujali mara moja atamtupa mwanaanga makumi kadhaa ya mita juu. Tunaweza kusema nini kuhusu mipango ya uchimbaji wa madini kwenye asteroids. Kichimbaji au kifaa cha kuchimba visima kitalazimika kufungwa kwenye miamba hii ya anga.
Na sasa nyingine kali. Fikiria mwenyewe juu ya uso wa nyota ya nyutroni (mwili wenye wingi wa jua, wakati una kipenyo cha kilomita 15). Kwa hivyo, ikiwa kwa njia isiyoeleweka mwanaanga hatakufa kutokana na mionzi ya mbali ya safu zote zinazowezekana, basi picha ifuatayo itaonekana mbele ya macho yake:
g n.stars=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2..
Sarafu yenye uzito wa gramu 1 inaweza kuwa na uzito wa tani elfu 240 kwenye uso wa kitu hiki cha kipekee cha anga.
