A finales de los siglos XVII y XVIII, vivía en Gran Bretaña un científico, Isaac Newton, que se distinguía por su gran capacidad de observación. Dio la casualidad de que la vista del jardín, donde las manzanas caían de las ramas al suelo, lo ayudó a descubrir la ley de la gravitación universal. ¿Qué fuerza hace que el feto se desplace cada vez más rápido hacia la superficie del planeta, según qué leyes se produce este movimiento? Intentemos responder a estas preguntas.
Y si estos manzanos, como una vez prometió la propaganda soviética, crecieran en Marte, ¿cómo sería esa caída entonces? Aceleración de la caída libre en Marte, en nuestro planeta, en otros cuerpos del sistema solar… ¿De qué depende, qué valores alcanza?
Aceleración de caída libre
¿Qué tiene de destacable la famosa Torre Inclinada de Pisa? Inclinación, arquitectura? Sí. Y también es conveniente arrojar varios objetos desde él, como hizo el famoso explorador italiano Galileo Galilei a principios del siglo XVII. Lanzando todo tipo de artilugios, notó que la bola pesada en los primeros momentos de la caída se mueve lentamente, luego aumenta su velocidad. El investigador estaba interesado en la ley matemática según la cualse produce un cambio de velocidad.
Las mediciones realizadas posteriormente, incluso por otros investigadores, mostraron que la velocidad del cuerpo que cae:
- por 1 segundo de caída se vuelve igual a 9.8 m/s;
- en 2 segundos - 19,6 m/s;
- 3 – 29,4 m/s;
- …
- n segundos – n∙9,8 m/s.
Este valor de 9,8 m/s∙s se llama "aceleración de caída libre". En Marte (planeta rojo) o en otro planeta, ¿la aceleración es la misma o no?
¿Por qué es diferente en Marte?
Isaac Newton, quien le dijo al mundo lo que es la gravitación universal, pudo formular la ley de la aceleración de caída libre.
Con los avances tecnológicos que han elevado la precisión de las mediciones de laboratorio a un nuevo nivel, los científicos han podido confirmar que la aceleración de la gravedad en el planeta Tierra no es un valor tan constante. Entonces, en los polos es mayor, en el ecuador es menor.
La respuesta a este acertijo se encuentra en la ecuación anterior. El hecho es que el globo, estrictamente hablando, no es del todo una esfera. Es un elipsoide, ligeramente achatado en los polos. La distancia al centro del planeta en los polos es menor. Y cómo Marte se diferencia del globo terráqueo en masa y tamaño… La aceleración de la caída libre también será diferente.
Usando la ecuación de Newton y el conocimiento común:
- masa del planeta Marte − 6, 4171 1023 kg;
- diámetro medio − 3389500 m;
- constante gravitacional − 6, 67∙10-11m3∙s-2∙kg-1.
No será difícil encontrar la aceleración de caída libre en Marte.
g Marte=G∙M Mars / RMars 2.
g Marte=6, 67∙10-11∙6, 4171 1023/ 33895002=3,71 m/s2.
Para comprobar el valor recibido, puede consultar cualquier libro de referencia. Coincide con la tabla, lo que significa que el cálculo se ha realizado correctamente.
Cómo se relaciona la aceleración debida a la gravedad con el peso
El peso es la fuerza con la que cualquier cuerpo con masa presiona sobre la superficie del planeta. Se mide en newtons y es igual al producto de la masa por la aceleración de caída libre. En Marte y en cualquier otro planeta, por supuesto, será diferente a la Tierra. Entonces, en la Luna, la gravedad es seis veces menor que en la superficie de nuestro planeta. Esto incluso creó ciertas dificultades para los astronautas que aterrizaban en un satélite natural. Resultó ser más cómodo moverse, imitando a un canguro.
Entonces, tal como se calculó, la aceleración de caída libre en Marte es 3,7 m/s2, o 3,7 / 9,8=0,38 de la Tierra.
Y esto significa que el peso de cualquier objeto en la superficie del Planeta Rojo será solo el 38% del peso del mismo objeto en la Tierra.
Cómo y dónde funciona
Viajemos mentalmente a través del Universo y encontremos la aceleración de la caída libre en los planetas y otros cuerpos espaciales. Los astronautas de la NASA planean aterrizar en uno de los asteroides en las próximas décadas. Tomemos a Vesta, el asteroide más grande del sistema solar (Ceres era más grande, pero recientemente fue transferido a la categoría de planetas enanos, "promocionados en rango").
g Vesta=0,22 m/s2.
Todos los cuerpos masivos se volverán 45 veces más ligeros. Con una gravedad tan pequeña, cualquier trabajo en la superficie se convertirá en un problema. Un tirón o s alto descuidado arrojará inmediatamente al astronauta varias decenas de metros hacia arriba. ¿Qué podemos decir sobre los planes para la extracción de minerales en asteroides? Literalmente habrá que atar una excavadora o una plataforma de perforación a estas rocas espaciales.
Y ahora el otro extremo. Imagínese en la superficie de una estrella de neutrones (un cuerpo con la masa del sol, mientras que tiene un diámetro de unos 15 km). Entonces, si de alguna manera incomprensible el astronauta no muere por la radiación fuera de escala de todos los rangos posibles, entonces aparecerá ante sus ojos la siguiente imagen:
g n.estrellas=6, 67∙10-11∙1, 9885 1030/ 75002=2 357 919 111 111 m/s2.
Una moneda de 1 gramo pesaría 240 mil toneladas en la superficie de este objeto espacial único.
