Конечно, я помогу вам с этим вопросом.
Для начала, давайте вспомним формулу для ускорения свободного падения ( g ) на расстоянии ( r ) от центра Земли:
[ g = \frac{GM}{r^2} ]
где:
- ( G ) — гравитационная постоянная (( 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \, \text{кг}^{-1} \, \text{с}^{-2} )),
- ( M ) — масса Земли (( 5.972 \times 10^{24} \, \text{кг} )),
- ( r ) — расстояние от центра Земли.
Нам нужно найти такое расстояние ( r ), на котором ускорение свободного падения ( g = 1 \, \text{м/с}^2 ).
Сначала выразим ( r ) из формулы:
[ r = \sqrt{\frac{GM}{g}} ]
Теперь подставим значения:
[ G = 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \, \text{кг}^{-1} \, \text{с}^{-2} ]
[ M = 5.972 \times 10^{24} \, \text{кг} ]
[ g = 1 \, \text{м/с}^2 ]
[ r = \sqrt{\frac{(6.67430 \times 10^{-11}) \times (5.972 \times 10^{24})}{1}} ]
Теперь произведем вычисления:
[ r = \sqrt{3.986 \times 10^{14}} ]
[ r \approx 6.32 \times 10^7 \, \text{м} ]
Это расстояние от центра Земли. Чтобы найти расстояние от поверхности Земли, нужно вычесть радиус Земли ( R_{\text{Земли}} ), который составляет примерно ( 6.371 \times 10^6 \, \text{м} ):
[ r{\text{поверхность}} = r - R{\text{Земли}} ]
[ r{\text{поверхность}} = (6.32 \times 10^7) - (6.371 \times 10^6) ]
[ r{\text{поверхность}} \approx 5.6829 \times 10^7 \, \text{м} ]
Итак, ускорение свободного падения равно ( 1 \, \text{м/с}^2 ) на расстоянии примерно ( 5.6829 \times 10^7 ) метров (или около ( 56,829 ) километров) от поверхности Земли.
Дано:
- ( G = 6.67430 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \, \text{кг}^{-1} \, \text{с}^{-2} )
- ( M = 5.972 \times 10^{24} \, \text{кг} )
- ( g = 1 \, \text{м/с}^2 )
- ( R_{\text{Земли}} = 6.371 \times 10^6 \, \text{м} )
Найти:
- ( r_{\text{поверхность}} )
Ответ:
Расстояние от поверхности Земли, на котором ускорение свободного падения равно ( 1 \, \text{м/с}^2 ), составляет примерно ( 56,829 ) километров.