Ускорение свободного падения на поверхности любого астрономического объекта, включая Луну, можно определить с помощью универсального закона всемирного тяготения Ньютона. Согласно этому закону, сила тяготения между двумя объектами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами масс. Формула для ускорения свободного падения на поверхности планеты или спутника выглядит так:
[ g = \frac{G \cdot M}{R^2} ]
где ( G ) — гравитационная постоянная, ( M ) — масса астрономического объекта (в данном случае Луны), и ( R ) — радиус Луны.
Значения, которые нам известны и необходимы для расчёта:
- ( M = 7,3 \times 10^{22} ) кг (масса Луны),
- ( R = 1700 ) км = ( 1,7 \times 10^6 ) м (радиус Луны),
- ( G ) примерно равна ( 6,674 \times 10^{-11} ) м³/(кг·с²) (гравитационная постоянная).
Подставляем данные значения в формулу:
[ g = \frac{6,674 \times 10^{-11} \times 7,3 \times 10^{22}}{(1,7 \times 10^6)^2} ]
[ g = \frac{6,674 \times 10^{-11} \times 7,3 \times 10^{22}}{2,89 \times 10^{12}} ]
[ g \approx \frac{4,87202 \times 10^{12}}{2,89 \times 10^{12}} ]
[ g \approx 1,687 \text{ м/с²} ]
Таким образом, ускорение свободного падения на Луне приблизительно равно 1,687 м/с². Это примерно в шесть раз меньше, чем ускорение свободного падения на Земле (примерно 9,81 м/с²).