На какой высоте от поверхности земли ускорение свободного падения уменьшится в 4 раза по сравнению с его значением на поверхности Земли?
Физика11 классЗаконы всемирного тяготенияускорение свободного падениявысотаповерхность Землифизика 11 классгравитацияЗакон всемирного тяготенияизменение ускорениязадачи по физикеучебный материалподготовка к экзаменам
Решение:
Для начала, давайте определим, что такое ускорение свободного падения. Ускорение свободного падения на поверхности Земли обозначается как g0 и вычисляется по формуле:
g0 = (G * M) / (R^2),
где:
Теперь, когда мы поднимаемся на высоту H над поверхностью Земли, ускорение свободного падения g можно выразить так:
g = (G * M) / ((R + H)^2).
В условии задачи нам нужно найти такую высоту H, при которой ускорение свободного падения g станет в 4 раза меньше, чем на поверхности. То есть:
g = g0 / 4.
Подставим это в уравнение для g:
(G * M) / ((R + H)^2) = (G * M) / (4 * R^2).
Теперь мы можем избавиться от G и M, так как они одинаковы с обеих сторон уравнения:
1 / ((R + H)^2) = 1 / (4 * R^2).
Перепишем уравнение:
(R + H)^2 = 4 * R^2.
Теперь извлечем квадратный корень из обеих сторон:
R + H = 2 * R.
Теперь решим это уравнение относительно H:
H = 2 * R - R = R.
Таким образом, высота H, на которой ускорение свободного падения уменьшится в 4 раза, равна радиусу Земли R. Итак, подставляем радиус Земли:
R ≈ 6,4 * 10^6 м.
Ответ: Ускорение свободного падения уменьшится в 4 раза на высоте, равной радиусу Земли, то есть примерно 6,4 * 10^6 метров или 6400 километров.