Сила тяжести на других планетах
Почему на Луне можно прыгнуть выше
Человек на Земле подпрыгивает и быстро возвращается обратно — Земля притягивает его вниз. Тот же человек на Луне подпрыгивает — и взлетает гораздо выше.
Он стал сильнее? Легче? Луна его «отпускает»? На самом деле масса человека не изменилась: если на Земле она была 50 кг, то и на Луне останется 50 кг. Но Луна притягивает тела слабее, чем Земля — поэтому сила тяжести на Луне меньше.
Масса и сила тяжести — не одно и то же
Это главный момент темы. Масса показывает, сколько вещества в теле, измеряется в килограммах: например, m = 40 кг. Если ученик имеет массу 40 кг на Земле, то на Луне, Марсе и Юпитере его масса останется 40 кг.
Сила тяжести показывает, с какой силой планета притягивает тело, измеряется в ньютонах (Н). На Земле тело массой 1 кг притягивается силой примерно 10 Н. На Луне — слабее, на Юпитере — сильнее.
Формула силы тяжести и что такое g
Буква g показывает, насколько сильно небесное тело притягивает каждый килограмм массы. Чем больше g, тем сильнее тело притягивается к поверхности.
- Земля: g ≈ 10 Н/кг — каждый 1 кг притягивается силой примерно 10 Н
- Луна: g ≈ 1,6 Н/кг — каждый 1 кг притягивается силой примерно 1,6 Н
- Юпитер: g ≈ 25 Н/кг — каждый 1 кг притягивается силой примерно 25 Н
Почему на разных планетах разная сила тяжести
Сила тяжести зависит от небесного тела. Главные причины: масса планеты, её размер и расстояние от центра планеты до поверхности. Чем массивнее планета, тем сильнее она притягивает тела. Но важен и размер: если планета большая, её поверхность дальше от центра, а притяжение с расстоянием ослабевает.
Для 7 класса достаточно запомнить: у разных небесных тел разное значение g, поэтому сила тяжести на них разная.
| Небесное тело | g, Н/кг | Что это значит |
|---|---|---|
| Луна | 1,6 | притягивает намного слабее Земли |
| Марс | 3,7 | притягивает слабее Земли |
| Венера | 8,9 | почти как Земля |
| Земля | 9,8 ≈ 10 | привычная нам сила тяжести |
| Сатурн | 10,4 | примерно как Земля |
| Нептун | 11,2 | немного сильнее Земли |
| Юпитер | 24,8 ≈ 25 | притягивает гораздо сильнее Земли |
Почему на Луне движения выглядят медленными
На кадрах с Луны астронавты двигаются необычно — как будто подпрыгивают и медленно опускаются. Это происходит потому, что Луна притягивает их слабее, чем Земля: после толчка ногами Луна медленнее возвращает тело обратно к поверхности, поэтому прыжок получается выше и длиннее.
Но двигаться там всё равно непросто: скафандр тяжёлый, движения ограничены, поверхность неровная — поэтому астронавты передвигались осторожно, а не бегали.
Почему на Юпитере было бы тяжело
Юпитер — огромная планета, его притяжение намного сильнее земного. Тело массой 10 кг на Земле притягивается силой Fтяж = 10 · 10 = 100 Н, а на Юпитере — Fтяж = 10 · 25 = 250 Н. То есть тело той же массы притягивалось бы гораздо сильнее.
Вес на других планетах
В обычной спокойной ситуации вес тела равен силе тяжести:
Поэтому если сила тяжести меньше, то и вес тела меньше. На Луне и Марсе человек имел бы меньший вес, чем на Земле, а на Юпитере — больший. Но масса человека не меняется.
Как решать задачи
Шаг 1. Найди массу тела и значение g для нужной планеты.
Шаг 2. Проверь единицы: масса — в кг, g — в Н/кг, сила получится в Н.
Шаг 3. Используй формулу Fтяж = m · g.
Шаг 4–5. Подставь числа и запиши ответ. Например: m = 3 кг, g = 1,6 Н/кг → Fтяж = 3 · 1,6 = 4,8 Н.
Задачи
Масса камня 2 кг. Найдите силу тяжести на Луне. g = 1,6 Н/кг.
Fтяж = 2 · 1,6 = 3,2 Н
Масса рюкзака 5 кг. Найдите силу тяжести на Марсе. g = 3,7 Н/кг.
Fтяж = 5 · 3,7 = 18,5 Н
Масса тела 4 кг. Найдите силу тяжести на Юпитере. g = 25 Н/кг.
Fтяж = 4 · 25 = 100 Н
Масса тела 10 кг. Во сколько раз сила тяжести на Земле больше, чем на Луне?
FЗ = 10 · 10 = 100 Н, FЛ = 10 · 1,6 = 16 Н, 100 / 16 = 6,25
Мини-опыт 1 — «Луна» с резинкой
Что нужно
Резинка и небольшой предмет, например игрушечный человечек.
Что сделать
Потяни предмет вниз резинкой слабо — это «Луна». Потом сильнее — «Земля». Потом ещё сильнее — «Юпитер».
Что заметишь
Мини-опыт 2 — «Прыжок и сила тяжести»
Что нужно
Только ты и безопасное место.
Что сделать
Подпрыгни на Земле и почувствуй, как быстро возвращаешься обратно.
Что представить
На Луне сила тяжести слабее — такой же толчок поднял бы тебя выше. На Юпитере сила тяжести больше — подпрыгнуть было бы намного труднее.
Частые ошибки
Главное
- Масса тела не меняется при переносе на другую планету.
- Сила тяжести зависит от массы тела и от значения g на данной планете: Fтяж = m · g.
- g ≈ 10 Н/кг на Земле, ≈ 1,6 Н/кг на Луне, ≈ 3,7 Н/кг на Марсе, ≈ 25 Н/кг на Юпитере.
- На Луне и Марсе вес тела меньше земного, на Юпитере — больше. Масса при этом одна и та же.
- Меняется не масса, а сила, с которой планета притягивает тело.