Βαρυτικές δυνάμεις

Εξερευνήστε τις πληροφορίες του κειμένου που ακολουθούν:

Η μάζα (m) είναι η ποσότητα της ύλης σε ένα σώμα. Όσο περισσότερη ύλη περιέχεται σε ένα σώμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του. Μετριέται σε γραμμάρια και χιλιόγραμμα. Είναι ένα σταθερό μέγεθος και δεν μεταβάλλεται ανάλογα με τη θέση. Για παράδειγμα, ένα αντικείμενο με μάζα 1 χιλιόγραμμο στη Γη θα έχει την ίδια μάζα στη Σελήνη και σε οποιοδήποτε άλλο μέρος του διαστήματος. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός αντικειμένου, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που απαιτείται για να επιταχυνθεί ή να σταματήσει.

Η βαρύτητα (G) είναι ένα φυσικό μέγεθος που ορίζει τη δύναμη βαρύτητας (βαρυτική δύναμη) με την οποία ένα σώμα δεδομένης μάζας έλκεται από το κέντρο ενός άλλου σώματος μεγαλύτερης μάζας. Το βάρος οποιουδήποτε αντικειμένου αντιπροσωπεύει τη μάζα του αντικειμένου και τη δύναμη της βαρύτητας που ασκείται στο αντικείμενο. Ή, αλλιώς, το βάρος είναι ένα μέτρο της βαρυτικής δύναμης που ασκείται στο αντικείμενο. Το βάρος είναι μια δύναμη και επομένως μετριέται σε Newton (N).

Σε αντίθεση με τη μάζα, το βάρος δεν είναι ένα σταθερό μέγεθος και μπορεί να μεταβάλλεται ανάλογα με τη θέση του σώματος στο σύμπαν, δηλαδή εξαρτάται από την ισχύ του βαρυτικού πεδίου. Για παράδειγμα, το ίδιο σώμα θα ζυγίζει λιγότερο στη Σελήνη από ό,τι στη Γη, επειδή η βαρύτητα (g) στη Σελήνη είναι ασθενέστερη από ό,τι στη Γη.

Η μάζα και το βάρος είναι δύο διαφορετικές αλλά συναφείς έννοιες. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα, το βάρος είναι ανάλογο της μάζας του σώματος και της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης (g) και εκφράζεται από τον τύπο G = m.g

Αυτό σημαίνει ότι όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός σώματος, τόσο μεγαλύτερο είναι το βάρος του σε δεδομένη επιτάχυνση ελεύθερης πτώσης.

Παράδειγμα: Για να αποσαφηνίσετε τη διαφορά μεταξύ μάζας και βάρους, σκεφτείτε έναν αστροναύτη που σύντομα θα πάει σε αποστολή στη Σελήνη. Ενώ ο αστροναύτης βρίσκεται ακόμη στη Γη, η μετρούμενη μάζα του είναι 100 kg. Με τη βαρύτητα της Γης στα 9,8 m/s², το βάρος του αστροναύτη θα ήταν 980 N.

Μετά την προσεδάφιση στη Σελήνη, η μάζα του αστροναύτη θα εξακολουθεί να είναι 100 kg. Ωστόσο, η βαρυτική επιτάχυνση της Σελήνης είναι μόνο 1,6 m/s², οπότε το βάρος του αστροναύτη θα είναι 162 N.

Ερωτήσεις και καθήκοντα προς εκτέλεση

Κάθε σώμα στο ηλιακό μας σύστημα έχει διαφορετική μάζα, διαφορετική ακτίνα (δηλαδή μέγεθος). Επομένως, υπάρχει διαφορετική βαρυτική επιτάχυνση στην επιφάνεια κάθε σώματος.

1. Ρίξτε μια ματιά στις εικόνες και στον πίνακα που παρουσιάζει στοιχεία για τους διάφορους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος.

Πηγή: https://k8schoollessons.com/wp-content/uploads/2013/05/solar-system.jpg

Πηγή: https://www.pixelstalk.net/wp-content/uploads/2016/08/3D-Solar-System-Wallpaper-620×467.jpg

2. Με βάση τα δεδομένα του πίνακα, απαντήστε στις ερωτήσεις και λύστε τα προβλήματα.

Ερωτήσεις και καθήκοντα:

1. 1. Ποιος πλανήτης του ηλιακού συστήματος έχει τη μεγαλύτερη μάζα;
   2. Ποιος πλανήτης του ηλιακού συστήματος έχει τη μικρότερη μάζα;
   3. Ποιος είναι ο μεγαλύτερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος;
   4. Ποιος είναι ο μικρότερος πλανήτης του ηλιακού συστήματος;
   5. Ποιο σώμα έχει τη μικρότερη επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια;
   6. Ποιο σώμα έχει τη μεγαλύτερη βαρυτική επιτάχυνση στην επιφάνεια;
   7. Πόσες φορές μικρότερη είναι η βαρυτική επιτάχυνση στην επιφάνεια της Σελήνης;
   8. Υπολογίστε το βάρος ενός ατόμου στην επιφάνεια του Δία.
   9. Συζητήστε την επίδραση της μάζας ενός σώματος στο μέγεθος της βαρυτικής επιτάχυνσης της επιφάνειάς του.

3. Ολοκληρώστε τη διαδραστική άσκηση: