Чтобы определить ускорение свободного падения на высоте, равной двум радиусам Земли, сначала нужно понять, что высота измеряется от поверхности Земли. Если высота равна двум радиусам Земли, то расстояние от центра Земли до этой точки будет равно трем радиусам Земли (радиус Земли плюс два радиуса высоты).
Формула для вычисления ускорения свободного падения ( g' ) на расстоянии ( r ) от центра Земли выглядит так:
[
g' = \frac{G \cdot M}{r^2}
]
где:
- ( G ) — гравитационная постоянная (( 6.674 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \cdot \text{кг}^{-1} \cdot \text{с}^{-2} )),
- ( M ) — масса Земли (( 6 \times 10^{24} \, \text{кг} )),
- ( r ) — расстояние от центра Земли до рассматриваемой точки.
Радиус Земли ( R ) равен ( 6.4 \times 10^3 \, \text{км} ), что составляет ( 6.4 \times 10^6 \, \text{м} ).
На высоте, равной двум радиусам Земли, расстояние от центра Земли ( r ) будет равно трем радиусам Земли:
[
r = 3R = 3 \times 6.4 \times 10^6 \, \text{м} = 1.92 \times 10^7 \, \text{м}
]
Теперь подставим все значения в формулу для ( g' ):
[
g' = \frac{6.674 \times 10^{-11} \, \text{м}^3/\text{кг} \cdot \text{с}^2 \times 6 \times 10^{24} \, \text{кг}}{(1.92 \times 10^7 \, \text{м})^2}
]
Сначала вычислим знаменатель:
[
(1.92 \times 10^7 \, \text{м})^2 = 3.6864 \times 10^{14} \, \text{м}^2
]
Теперь подставим в уравнение:
[
g' = \frac{4.0044 \times 10^{14} \, \text{м}^3/\text{с}^2}{3.6864 \times 10^{14} \, \text{м}^2} \approx 1.086 \, \text{м/с}^2
]
Таким образом, ускорение свободного падения на высоте, равной двум радиусам Земли, составляет приблизительно ( 1.086 \, \text{м/с}^2 ).