Aceleración de la gravedad
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 19 de agosto de 2022; la verificación requiere 1 edición .| Tierra | 9,81 m/s 2 | 1.00g _ | Sol | 273,1 m/ s2 | 27.85g _ |
| Luna | 1,62 m/s 2 | 0.165g _ | Mercurio | 3,70 m/s 2 | 0.378g _ |
| Venus | 8,88 m/s 2 | 0.906g _ | Marte | 3,86 m/s 2 | 0.394g _ |
| Júpiter | 24,79 m/s 2 | 2.528g _ | Saturno | 10,44 m/s 2 | 1.065g _ |
| Urano | 8,86 m/s 2 | 0.903g _ | Neptuno | 11,09 m/s 2 | 1.131g _ |
| eris | 0,82 ± 0,02 m/ s2 | 0,084 ± 0,002g | Plutón | 0,617 m/s 2 | 0.063g _ |
La aceleración de caída libre ( aceleración de la gravedad ) es la aceleración impartida al cuerpo por la gravedad , con la exclusión de otras fuerzas de consideración. De acuerdo con la ecuación de movimiento de cuerpos en marcos de referencia no inerciales [2] , la aceleración de caída libre es numéricamente igual a la fuerza de gravedad que actúa sobre un objeto de unidad de masa .
La aceleración gravitatoria en la superficie de la Tierra g (comúnmente pronunciada como "zhe" ) varía de 9,780 m/s² en el ecuador a 9,82 m/s² en los polos [3] . El valor estándar (“normal”) adoptado en la construcción de sistemas de unidades es 9,80665 m/s² [4] [5] . El valor estándar de g se ha definido como "promedio" en algún sentido sobre toda la Tierra: es aproximadamente igual a la aceleración de la caída libre a una latitud de 45,5° al nivel del mar . En cálculos aproximados, se suele tomar igual a 9,81, 9,8 o más aproximadamente 10 m/s².
Entidad física
Para mayor precisión, supondremos que estamos hablando de caída libre en la Tierra. Esta cantidad se puede representar como una suma vectorial de dos términos: la aceleración gravitacional , causada por la atracción de la Tierra, y la aceleración centrífuga , asociada con la rotación de la Tierra .
Aceleración centrípeta
La aceleración centrípeta es una consecuencia de la rotación de la Tierra alrededor de su eje. Es la aceleración centrípeta causada por la rotación de la Tierra alrededor de su eje la que hace la mayor contribución al sistema de referencia no inercial asociado con la Tierra. En un punto ubicado a una distancia a del eje de rotación, es igual a ω 2 a , dondeω es la velocidad angular de rotación de la Tierra, definida comoω = 2π/ T, y T es el tiempo de una revolución alrededor de su eje, para la Tierra igual a 86164 segundos ( día sideral ). La aceleración centrífuga se dirige a lo largo de la normal al eje de rotación de la Tierra. En el ecuador es 3,39636 cm/s 2 , y en otras latitudes la dirección de su vector no coincide con la dirección del vector aceleración gravitatoria dirigida hacia el centro de la Tierra.
Aceleración gravitacional
| h , km | g , m/s 2 | h , km | g , m/s 2 |
|---|---|---|---|
| 0 | 9.8066 | veinte | 9.7452 |
| una | 9.8036 | cincuenta | 9.6542 |
| 2 | 9.8005 | 80 | 9.5644 |
| 3 | 9.7974 | 100 | 9.505 |
| cuatro | 9.7943 | 120 | 9.447 |
| 5 | 9.7912 | 500 | 8.45 |
| 6 | 9.7882 | 1000 | 7.36 |
| ocho | 9.7820 | 10,000 | 1.50 |
| diez | 9.7759 | 50,000 | 0.125 |
| quince | 9.7605 | 400 000 | 0.0025 |
De acuerdo con la ley de la gravitación universal , la magnitud de la aceleración gravitacional en la superficie de la Tierra o de un cuerpo cósmico está relacionada con su masa M por la siguiente relación:
,
donde G es la constante gravitacional (6.67430[15] 10 −11 m 3 s −2 kg −1 ) [ 6] y r es el radio del planeta. Esta relación es válida bajo el supuesto de que la densidad de la materia del planeta es esféricamente simétrica. La relación anterior le permite determinar la masa de cualquier cuerpo cósmico, incluida la Tierra, conociendo su radio y la aceleración gravitacional en su superficie o, por el contrario, utilizando una masa y un radio conocidos, determine la aceleración de caída libre en la superficie.
Históricamente , la masa de la Tierra fue determinada por primera vez por Henry Cavendish , quien realizó las primeras mediciones de la constante gravitatoria.
La aceleración gravitacional a una altura h sobre la superficie de la Tierra (u otro cuerpo cósmico) se puede calcular mediante la fórmula:
, donde M es la masa del planeta.
Aceleración de caída libre en la Tierra
La aceleración de caída libre en la superficie de la Tierra depende de la latitud. Aproximadamente, se puede calcular (en m/s²) mediante la fórmula empírica [7] [8] :
donde es la latitud del lugar en consideración, - altura sobre el nivel del mar en metros .
El valor resultante solo coincide aproximadamente con la aceleración de caída libre en la ubicación dada. Para cálculos más precisos, es necesario utilizar uno de los modelos del campo gravitatorio de la Tierra [9] , complementándolo con correcciones relacionadas con la rotación de la Tierra, influencias de mareas . Otros factores también influyen en la aceleración de la caída libre, por ejemplo, la presión atmosférica , que cambia durante el día: la densidad del aire en un gran volumen depende de la presión atmosférica y, por lo tanto, de la fuerza de gravedad resultante, cuyo cambio se puede registrar. por gravímetros de alta sensibilidad [10] .
Los cambios espaciales en el campo gravitacional de la Tierra ( anomalías gravitatorias ) están asociados con la falta de homogeneidad de la densidad en su interior, lo que puede utilizarse para buscar depósitos minerales utilizando métodos de prospección por gravedad .
Casi en todas partes, la aceleración gravitacional en el ecuador es menor que en los polos, debido a las fuerzas centrífugas que surgen de la rotación del planeta, y también porque el radio r en los polos es menor que en el ecuador debido a la forma achatada del planeta. planeta. Sin embargo, los lugares de valores extremadamente bajos y altos de g difieren un poco de los indicadores teóricos de este modelo. Así, el valor más bajo de g (9,7639 m/s²) se registró en el Monte Huascarán en Perú, 1000 km al sur del ecuador, y el más grande (9,8337 m/s²) - 100 km del Polo Norte [11] .
| Aceleración de caída libre para algunas ciudades | ||||
|---|---|---|---|---|
| Ciudad | Longitud | Latitud | Altura sobre el nivel del mar, m | Aceleración de caída libre, m/s 2 |
| Alma Ata | 76.85 E | 43,22 norte | 786 | 9.78125 |
| Berlina | 13.40 mi | 52,50 norte | 40 | 9.81280 |
| budapest | 19.06 mi | 47,48 norte | 108 | 9.80852 |
| Washington | 77,01 W | 38.89 norte | catorce | 9.80188 |
| Vena | 16.36 mi | 48.21 norte | 183 | 9.80860 |
| Vladivostok | 131.53 mi | 43.06 norte | cincuenta | 9.80424 |
| Greenwich | 0.0 w.d. | 51,48 norte | 48 | 9.81188 |
| El Cairo | 31.28 mi | 30.07 norte | treinta | 9.79317 |
| Kyiv | 30.30 E | 50,27 norte | 179 | 9.81054 |
| Madrid | 3.69 mi | 40.41 norte | 667 | 9.79981 |
| Minsk | 27.55 mi | 53,92 norte | 220 | 9.81347 |
| Moscú | 37.61 mi | 55,75 norte | 151 | 9.8154 |
| Nueva York | 73,96W | 40,81 norte | 38 | 9.80247 |
| Odesa | 30.73 mi | 46,47 norte | 54 | 9.80735 |
| Oslo | 10.72 mi | 59.91 norte | 28 | 9.81927 |
| París | 2.34 mi | 48,84 norte | 61 | 9.80943 |
| Praga | 14.39 mi | 50.09 norte | 297 | 9.81014 |
| Roma | 12.99 euros | 41,54 norte | 37 | 9.80312 |
| Estocolmo | 18.06 mi | 59,34 norte | 45 | 9.81843 |
| tokio | 139.80 € | 35,71 norte | Dieciocho | 9.79801 |
Dimensión
La aceleración gravitacional en la superficie de la Tierra se puede medir con un gravímetro . Hay dos tipos de gravímetros: absolutos y relativos. Los gravímetros absolutos miden directamente la aceleración de caída libre. Los gravímetros relativos, algunos de los cuales funcionan según el principio de una balanza de resorte, determinan el incremento de la aceleración de la gravedad en relación con el valor en algún punto de partida. La aceleración gravitacional en la superficie de la Tierra o de otro planeta también se puede calcular a partir de datos sobre la rotación del planeta y su campo gravitatorio. Este último puede determinarse observando las órbitas de los satélites y el movimiento de otros cuerpos celestes cerca del planeta en cuestión.
Véase también
Notas
- ↑ Para los planetas y estrellas gigantes gaseosas, la "superficie" se entiende como una región de altitudes más bajas en la atmósfera, donde la presión es igual a la presión atmosférica en la Tierra al nivel del mar ( 1.013 × 10 5 Pa ). También en las estrellas, la superficie a veces se considera la superficie de la fotosfera .
- ↑ Un análogo de la ecuación de la segunda ley de Newton , que es válida para marcos de referencia no inerciales.
- ↑ Caída libre de cuerpos. Aceleración de caída libre (enlace inaccesible) . Archivado desde el original el 19 de diciembre de 2010.
- ↑ Declaración de la Tercera Conferencia General de Pesos y Medidas (1901 ) . Oficina Internacional de Pesas y Medidas . Consultado el 9 de abril de 2013. Archivado desde el original el 8 de julio de 2018.
- ↑ Dengub V. M., Smirnov V. G. Unidades de cantidades. Referencia del diccionario. - M.: Editorial de normas, 1990. - S. 237.
- ↑ Valor CODATA: Constante de gravedad newtoniana . física.nist.gov. Consultado el 7 de marzo de 2020. Archivado desde el original el 23 de septiembre de 2020.
- ↑ Grushinsky N.P. Gravimetry // Enciclopedia física : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Enciclopedia soviética , 1988. - T. 1: Aharonov - Efecto Bohm - Largas colas. - S. 521. - 707 pág. — 100.000 copias.
- ↑ Aceleración de caída libre // Enciclopedia física : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M .: Gran Enciclopedia Rusa , 1994. - V. 4: Poynting - Robertson - Serpentinas. - S. 245-246. - 704 pág. - 40.000 copias. - ISBN 5-85270-087-8 .
- ↑ ICCEM - tabla de modelos (inglés) (enlace inaccesible) . Consultado el 10 de noviembre de 2021. Archivado desde el original el 24 de agosto de 2013.
- ↑ MONITOREO DE GRAVEDAD EN CAMPOS DE PETRÓLEO Y GAS: INVERSIÓN DE DATOS Y ERRORES // Geología y Geofísica. - 2015. - T. 56 , núm. 5 . -doi : 10.15372 / GiG20150507 . Archivado desde el original el 2 de junio de 2018.
- ↑ ¿Los peruanos viven mejor que los exploradores polares? . Consultado el 21 de julio de 2016. Archivado desde el original el 16 de septiembre de 2016.
Literatura
- Enokhovich A. S. Breve libro de referencia sobre física. - M. : Escuela Superior, 1976. - 288 p.
 diccionarios y enciclopedias | |
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