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 |
Gravitační síla |
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 |