На какой высоте над Землёй ускорение свободного падения в 4 раза меньше, чем у поверхности
Условие
Радиус Земли принять равным 6400 км, а ускорение свободного падения у её поверхности — 10 м/с². На какой высоте над поверхностью Земли ускорение свободного падения станет в 4 раза меньше? Какая сила тяготения действует на этой высоте на спутник массой 200 кг?
Ответ
h = 6400 км (один земной радиус); F = 500 Н
Решение по шагам
Шаг 1. Закон всемирного тяготения и «g» на расстоянии
Сила тяготения на тело массой , находящееся на расстоянии от центра Земли, равна , поэтому ускорение свободного падения там . У поверхности . Главное: расстояние отсчитывается от центра планеты, то есть .
Шаг 2. Составляем отношение
Постоянные и сокращаются: . По условию , значит . Дальше остаётся решить это уравнение относительно , и обратите внимание: расстояние входит в квадрате, поэтому без извлечения корня не обойтись.
Осталось ещё 2 шага — откроются после входа:
- Шаг 3. Находим высоту
- Шаг 4. Сила тяготения на спутник
Бесплатно · займёт минуту
Частые ошибки
- ✗
Отвечают или : множитель 4 в ускорении даёт множитель 2 в расстоянии, потому что оно входит в квадрате.
- ✗
Подставляют в формулу высоту вместо расстояния от центра .
- ✗
Считают, что на такой высоте наступает невесомость: сила тяготения там всего вчетверо меньше, а невесомость на орбите возникает из-за свободного падения корабля, а не из-за исчезновения притяжения.