Массу Солнца можно определить, применив второй закон Ньютона к орбитальному движению Земли:

Подставляя выражения для и в формулу для ускорения свободного падения , получим:

Источник

Каково ускорение свободного падения на поверхности Солнца, если радиус Солнца

Условие задачи:

Каково ускорение свободного падения на поверхности Солнца, если радиус Солнца в 108 раз больше радиуса Земли, а плотность в 4 раза меньше плотности Земли? (\(g=9,8\) м/с 2 )

Задача №2.5.5 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

\(R_с=108R_з\), \(\rho_с=0,25\rho_з\), \(g_з=9,8\) м/с 2 , \(g_с-?\)

Решение задачи:

Давайте узнаем как зависит ускорение свободного падения на поверхности некоторой планеты от её средней плотности и радиуса, для этого запишем формулу его определения:

Массу планеты можно найти из её средней плотности \(\rho\) и объема \(V\):

Планеты обычно имеют форму, близкую к шарообразной, поэтому объем \(V\) можно посчитать по следующей формуле:

Подставим выражения (2) и (3) в формулу (1), тогда:

Видно, что ускорение свободного падения вблизи поверхности некоторой планеты зависит линейно от средней плотности и радиуса планеты. Учитывая это, ускорения свободного падения на Земли и на Солнце можно определить по следующим формулам:

\[\left\< \begin
g_c = \frac<4><3>G\pi \rho_с R_с \hfill \\
g_з = \frac<4><3>G\pi \rho_з R_з \hfill \\
\end \right.\]

Разделим верхнее равенство на нижнее:

Так как в условии сказано, что \(R_с=108R_з\) и \(\rho_с=0,25\rho_з\), то:

Осталось посчитать численный ответ:

\[g = 27 \cdot 9,8 = 264,6\; м/с^2\]

Ответ: 264,6 м/с 2 .

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Источник

Ускорение свободного падения

О чем эта статья:

Каникулы со смыслом в Skysmart для детей 4-17 лет

Сила тяготения

В 1682 году Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Он звучит так: все тела притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:

Закон всемирного тяготения

F — сила тяготения [Н]

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6,67 × 10 -11 м 3 ·кг -1 ·с -2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше в шесть раз.

Закон всемирного тяготения используют, чтобы вычислить силы взаимодействия между телами любой формы, если размеры тел значительно меньше расстояния между ними.

Если мы возьмем два шара, то для них можно использовать этот закон вне зависимости от расстояния между ними. За расстояние R между телами в этом случае принимается расстояние между центрами шаров.

Приливы и отливы существуют благодаря закону всемирного тяготения. В этом видео я рассказываю, что общего у приливов и прыщей. 🤓

Ускорение свободного падения

Чтобы математически верно и красиво прийти к ускорению свободного падения, нам необходимо сначала ввести понятие силы тяжести.

Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает все тела.

Сила тяжести

F = mg

F — сила тяжести [Н]

m — масса тела [кг]

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

На планете Земля g = 9,8 м/с 2 , но подробнее об этом чуть позже. 😉

На первый взгляд сила тяжести очень похожа на вес тела. Действительно, в состоянии покоя на поверхности Земли формулы силы тяжести и веса идентичны. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, умноженной на ускорение свободного падения, разница состоит лишь в точке приложения силы.

Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.

Также важно понимать, что сила тяжести зависит исключительно от массы и планеты, на которой тело находится. А вес зависит еще и от ускорения, с которым движется тело или опора.

Например, в лифте вес зависит от того, куда и с каким ускорением двигаются его пассажиры. А силе тяжести все равно, куда и что движется — она не зависит от внешних факторов.

На второй взгляд сила тяжести очень похожа на силу тяготения. В обоих случаях мы имеем дело с притяжением — значит, можем сказать, что это одно и то же. Практически.

Мы можем сказать, что это одно и то же, если речь идет о Земле и каком-то предмете, который к этой планете притягивается. Тогда мы можем даже приравнять эти силы и выразить формулу для ускорения свободного падения:

Приравниваем правые части:

Делим на массу левую и правую части:

Это и будет формула ускорения свободного падения. Ускорение свободного падения для каждой планеты уникально.

Формула ускорения свободного падения

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

M — масса планеты [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6,67 × 10 -11 м 3 ·кг -1 ·с -2

Ускорение свободного падения характеризует то, как быстро увеличивается скорость тела при свободном падении.

Свободное падение — это ускоренное движение тела в безвоздушном пространстве, при котором на тело действует только сила тяжести.

Ускорение свободного падения на разных планетах

Выше мы уже вывели формулу ускорения свободного падения. Давайте попробуем рассчитать ускорение свободного падения на планете Земля.

Для этого нам понадобятся следующие величины:

• Гравитационная постоянная
  G = 6,67 × 10 -11 м 3 ·кг -1 ·с -2
• Масса Земли
  M = 5,97 × 10 24 кг
• Радиус Земли
  R = 6371 км

Подставим значения в формулу:

Есть один нюанс: в значении ускорения свободного падения для Земли очень много знаков после запятой. В школе обычно дают то же значение, что мы указали выше: g = 9,81 м/с 2 . В экзаменах ОГЭ и ЕГЭ в справочных данных дают g = 10 м/с 2 .

И кому же верить?

Все просто: для кого решается задача, тот и главный. В экзаменах берем g = 10 м/с 2 , в школе при решении задач (если в условии задачи не написано что-то другое) берем g = 9,8 м/с 2 .

Ниже представлена таблица ускорений свободного падения и других характеристик для планет Солнечной системы, карликовых планет и Солнца.

Небесное тело

Ускорение свободного падения, м/с 2

Диаметр, км

Расстояние до Солнца, миллионы км

Масса, кг

Соотношение с массой Земли

Источник

Каким стало бы ускорение свободного падения на поверхности Солнца?

Ускорение свободного падения зависит как от массы так и от радиуса небесного тела. g=GM/R^2, для солнца g=6,672*10^(-11)*1.989*10^30/48,4402*10^16=273,8м/с^2. масса Солнца в 333 000 раза больше массы Земли. 9,8*333 000=326340м/с^2. Ускорение свободного падения на Солнце 273.8 м/с^2

1 9 · Хороший ответ

4 9 · Хороший ответ

«Обожаю» анонимные вопросы по физике. Интересно, кто их задаёт.

Вспоминается анекдот, когда на Солнце отправили космонавтов, а чтобы они не сгорели — отправились туда ночью. Примерно такой же уровень) А вообще, домашнее задание лучше выполнять самому.

1 0 · Хороший ответ

Наскольку я помню — лень пересчитывать — на уровне фотосферы Солнца (его видимой » поверхности») ускорение свободного ппдения составляет 28 g, то есть около 280 м/сек^2. Вторая космическая — 617 км/сек.

8 · Хороший ответ

вот загнул! вторая космич скорость-8 с чем-то км в сек!

1 · Хороший ответ

Ну да. Если бы не испарились бы,только лишь косувшись солнечной фотосферы

Смотря что понимать под термином «поверхность Солнца». Если то место где его нет не в коей мере, то это место где-то за пределами орбиты Плутона.

3 · Хороший ответ

кстати, кто не знает — центр масс Солнечной системы не в центре Солнца.

так что у Солнца тоже есть своя «орбита».

Солнце вообще-то «слоёное», часть энергии черпает из Гравитационного сжатия — до открытия термоядерных реакций (теоретического) так и считали — мол Солнце большое, само себя сжимает и при этом греется до температуры 6000 К.

Источник

Ускорение свободного падения

Выберем тело, например, камень. Расположим его не некотором расстоянии от поверхности земли. Расстояние от центра Земли до камня равно \( R = \left( r + h \right) \), как представлено на рисунке 1.

Пусть на камень действует только сила, с которой Земля притягивает его, а других сил нет (нет, например, силы сопротивления воздуха).

Свободное падение – это движение тела под действием только одной силы — силы притяжения.

Из законов Ньютона известно: если на тело действует сила, то тело получает ускорение.

Ускорение свободного падения – это ускорение, с которым движется тело, когда на него действует только сила тяжести.

Формула для расчета ускорения свободного падения

Ускорение свободного падения можно посчитать по формуле:

\( g \left( \frac<\text<м>>> \right) \) (метры, деленные на секунду в квадрате) – ускорение свободного падения

\( M \left( \text <кг>\right) \) (килограммы) — масса планеты, которая притягивает

\( r \left( \text <м>\right) \) (метры) – радиус планеты

\( h \left( \text <м>\right) \) (метры) — расстояние от поверхности планеты до тела

\(G \ = 6<,>67 \cdot 10^ <-11>\left( \text <Н>\cdot \frac<\text<м>^2><\text<кг>^2> \right)\) — гравитационная постоянная

Интересные факты

У разных планет ускорение свободного падения различается.

• чем больше масса планеты (или звезды), тем больше будет ускорение свободного падения рядом с такой планетой (или звездой);
• чем дальше от планеты, тем меньше ускорение свободного падения;
• на полюсах ускорение свободного падения больше, чем на экваторе планеты;

Все тела под действием силы тяжести падают с одинаковым ускорением! Это ускорение не зависит от массы тела.

Из житейского опыта мы знаем: чем больше площадь тела, тем больше времени ему нужно, чтобы упасть с какой-либо высоты. При своем падении тело опирается на воздух, поэтому, к примеру, лист бумаги будет падать дольше, чем шарик из пластилина, или гирька.

В безвоздушном пространстве опираться не на что. Поэтому гирька, лист бумаги, птичье перо и пластилиновый шарик, стартовав с одной и той же высоты одновременно, упадут на поверхность планеты тоже одновременно.

Ускорение свободного падения у поверхности некоторых небесных тел

• у поверхности Земли \( g = 9<,>8 \left( \frac<\text<м>>> \right) \)
• у поверхности Луны \( g = 1<,>68 \left( \frac<\text<м>>> \right) \)
• у поверхности Марса \( g = 3<,>86 \left( \frac<\text<м>>> \right) \)
• у поверхности Солнца \( g = 273<,>1 \left( \frac<\text<м>>> \right) \)
• у поверхности Юпитера \( g = 23<,>95 \left( \frac<\text<м>>> \right) \)

Как вывести формулу ускорения свободного падения

Рассмотрим камень, находящийся на некотором расстоянии от Земли.

Земля и камень притягиваются, запишем закон притяжения между планетой и камнем

С другой стороны, у камня есть вес, так как на него действует сила тяжести.

Мы можем записать эти уравнения в виде системы.

\[ \begin \displaystyle F = G \cdot \frac<( r + h)^<2>> \\ \displaystyle F_<\text<тяж>> = m \cdot g \end \]

Земля и камень притягиваются, благодаря этому на камень действует сила тяжести. На языке математики это запишется так:

А если равны левые части уравнений, то будут равны и правые:

Масса \( m \) камня встречается в обеих частях уравнения. Поделим обе части уравнения на массу камня.

Источник