Wirtualne laboratorium/Fizyka/Grawitacja/Ciężar na różnych planetach

Ciężar na różnych planetach

Ile ważyłbyś na innej planecie? Przyspieszenie grawitacyjne g=GM/R² zależy od masy M i promienia R ciała niebieskiego (maleje z kwadratem promienia). Twoja masa się nie zmienia, ale ciężar F=mg jest inny na Ziemi, Księżycu, Marsie czy Jowiszu. Zmień masę i promień planety oraz masę astronauty.

Ciężar na różnych planetach
Fizyka · Grawitacja · Ciężar na planetach (FIZ.GRAW)
Masa planety MM1.00 M⊕
Promień planety RR1.00 R⊕
Masa astronauty mm75 kg
Planeta ma większą masę niż Ziemia, ale też większy promień. Przyspieszenie gg:
przyspieszenie g
9.81 m/s²
masa m
75 kg
ciężar F
736 N
g wzgl. Ziemi
1.00 ×
🎯 Wyzwanie: zbuduj planetę
seria: 0

Dam Ci docelowe przyspieszenie g — dobierz masę i promień planety, która je daje. g = GM/R².

Co się właśnie stało?

Zwiększyłem masę planety, ale jeszcze bardziej jej promień — i przyspieszenie gg zmalało. Grawitacja na powierzchni zależy nie od samej masy, lecz od stosunku masy do kwadratu promienia.

Przyspieszenie grawitacyjne i ciężar:

g=GMR2,  F=mgg=\frac{GM}{R^2}, \; F=mg

— gg to przyspieszenie na powierzchni (m/s²), a ciężar F=mgF=mg to siła (N), z jaką planeta przyciąga ciało. M — masa planety, R — jej promień, m — masa ciała, G — stała grawitacji.

Masa a ciężar — nie mylić!

Masa m (w kg) to ilość materii — jest niezmienna, taka sama na Ziemi, Księżycu i Jowiszu. Ciężar F (w N) to siła i zmienia się razem z gg. Dlatego na wadze na różnych planetach zobaczysz różne odczyty, choć „ilość ciebie" jest ta sama.

Dlaczego na Księżycu ważymy ~1/6?

Księżyc ma niewielką masę i mały promień. Po podstawieniu do g=GM/R2g=GM/R^2 wychodzi g≈1,62g \approx 1{,}62 m/s² — około sześć razy mniej niż na Ziemi. Masa astronauty się nie zmienia, więc jego ciężar też jest ~6× mniejszy.

Po co Ci to na maturze:

Wzory g=GM/R2g=GM/R^2 i F=mgF=mg rozwiązują zadania o ciężarze na innych planetach i o zależności g od R (spada z kwadratem odległości od środka). Chwyt: nie porównuj samych mas — porównaj stosunek M/R2M/R^2. Łączy się z prawem powszechnego ciążenia.

Zapamiętaj: masa jest stała, ciężar zależy od planety — g=GM/R2g=GM/R^2, a liczy się stosunek M do R², nie sama masa.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Przyspieszenie grawitacyjne

Na powierzchni ciała niebieskiego przyspieszenie grawitacyjne zależy od jego masy i promienia: g=GMR2g = \dfrac{G M}{R^2} Rośnie z masą MM, a maleje z kwadratem promienia RR.

Masa a ciężar

Masa (w kilogramach) to ilość materii — jest stała wszędzie. Ciężar to siła grawitacji działająca na tę masę: F=m gF = m\,g

Na różnych planetach

Ta sama masa mm daje inny ciężar, bo każda planeta ma inne gg. Na Księżycu gg jest ok. 6 razy mniejsze niż na Ziemi, więc i ciężar jest ok. 6 razy mniejszy.

Oznaczenia: gg — przyspieszenie grawitacyjne, G≈6,67⋅10−11 N m2/kg2G \approx 6{,}67\cdot10^{-11}\ \mathrm{N\,m^2/kg^2}, MM — masa planety, RR — promień planety, mm — masa ciała, FF — ciężar.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Dlaczego na Księżycu ważymy mniej?

Bo Księżyc ma mniejszą masę i promień, więc jego g jest ~6× mniejsze niż na Ziemi — ciężar (F=mg) też jest ~6× mniejszy.

›

Czym różni się masa od ciężaru?

Masa (kg) to ilość materii — stała wszędzie. Ciężar (N) to siła grawitacji F=mg — zależy od tego, gdzie jesteśmy.

›

Od czego zależy g?

Od masy i promienia ciała: g=GM/R². Rośnie z masą, a maleje z kwadratem promienia.