Úkol 4

Vypočtěte gravitační sílu působící na člověka o hmotnosti 80 kg, který se nachází na povrchu těles Sluneční soustavy uvedených v tabulce.

Cíl úkolu

Upozornit na rozdíl mezi hmotností a gravitační silou. Ukázat, jak se mění gravitační síla působící na člověka (Pozor: hmotnost se nemění!) v závislosti na gravitačním zrychlení na povrchu daného tělesa (které zase závisí na jeho hmotnosti a poloměru).

Metodické pokyny pro učitele:

Tabulka uvádí tělesa Sluneční soustavy a velikost gravitačního zrychlení na jejich povrchu. Žáci mají vypočítat gravitační sílu, kterou dané těleso působí na člověka. Úloha ukazuje rozdíl mezi hmotností a gravitační silou. Zatímco hmotnost posuzovaného člověka je vždy stejná, gravitační síla, která na něj působí, se mění v závislosti na tom, na jakém nebeském tělese se nachází (i jakou gravitační silou ho toto nebeské těleso přitahuje). Alternativní způsob vysvětlení rozdílu mezi hmotností a gravitační silou je, že gravitační síla je určena gravitačním zrychlení (intenzitou gravitačního pole). Pokud na Zemi porovnáme dvě tělesa s různými hmotnostmi (úkol 3), tato tělesa jsou přitahována různou silou, takže těleso s větší hmotností bude přitahováno větší silou. 

Tabuľka:

Těleso Hmotnost tělesa
(kg)
Poloměr tělesa
(km)

Gravitační zrychlení
(m/s2 )

Gravitační síla
(N)

Měsíc 7.342×1022 1 737 1,62 130
Merkur 3.301×1023 2 440 3,7 296
Venuše 4.8675×1024 6 052 8,87 709
Mars 6.4171×1023 3 390 3,72 298
Jupiter 1.8982×1027 69 911 24,79 2 072
Saturn 5.6834×1026 58 232 10,44 894
Uran 8.6810×1025 25 362 8,87 720
Neptun 1.024 × 1026 24 622 11,15 901