На какой высоте над поверхностью Земли ускорение свободного падения уменьшится в 3 раза? (R = 6400 км.)
Физика 11 класс Законы всемирного тяготения и движение тел в поле тяжести
Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать формулу для ускорения свободного падения на высоте h над поверхностью Земли. Ускорение свободного падения g на высоте h можно выразить следующим образом:
g(h) = g0 * (R / (R + h))^2
где:
В данной задаче нам нужно найти такую высоту h, при которой ускорение свободного падения уменьшится в 3 раза, то есть:
g(h) = g0 / 3
Теперь подставим это в формулу:
g0 / 3 = g0 * (R / (R + h))^2
Мы можем сократить g0 с обеих сторон уравнения:
1 / 3 = (R / (R + h))^2
Теперь извлечем квадратный корень из обеих сторон:
1 / √3 = R / (R + h)
Теперь выразим h:
R + h = R * √3
Отсюда:
h = R * √3 - R
Теперь подставим значение радиуса Земли:
h = 6400000 * √3 - 6400000
Вычислим h:
h = 6400000 (√3 - 1)
Теперь найдем численное значение:
Приблизительное значение √3 равно 1.732, тогда:
h ≈ 6400000 * (1.732 - 1) ≈ 6400000 * 0.732 ≈ 4684800 м
Или в километрах:
h ≈ 4684.8 км
Таким образом, ускорение свободного падения уменьшится в 3 раза на высоте примерно 4684.8 км над поверхностью Земли.