Historie úprav
Odpověděl/a – 16.březen 12:03
Dotaz: Vždycky jsem měl zato, že beztížný stav na oběžné dráze je způsoben prostě velkou vzdáleností od Země. Ale tak to prý není. V jaké vzdálenosti od zeměkoule začíná opravdový beztížný stav, kam už gravitace Země nedosahuje? Díky. (Jiří Panschab)
Odpověď: Beztížný stav na oběžné dráze skutečně není způsoben tím, že by sem již nedosahovala gravitace. Gravitační působení Země přece drží např. Měsíc na jeho dráze okolo Země – a to je jistě dále, než oběžná dráha většiny (umělých) družic. Na druhou stranu stav bez tíže můžete pocítit i u povrchu Země, například v padajícím výtahu. Jak to tedy je? Těleso je v beztížném stavu, pokud nepůsobí svou tíhou na ostatní tělesa. Bývá to tehdy, když tíhová (resp. gravitační) síla je kompenzována nějakou jinou silou (nemající původ v jiných tělesech) opačného směru. V utrženém padajícím výtahu je touto silou setrvačnost, na oběžné dráze se zase uplatní odstředivá síla kruhového pohybu družice okolo Země.
Podívejme se ještě na dosah gravitační síly. Matematicky vzato dosáhne gravitace libovolně daleko neboli je všude. Různě daleko od gravitujícího tělesa (libovolné hmotné těleso, zvolme za příklad třeba Zemi) je však gravitační síla různě silná, čím dále od tělesa, tím slabší – klesá přitom dost rychle (s druhou mocninou vzdálenosti). Pro představu si naznačme, jak velkou gravitační silou bude Země přitahovat člověka o hmotnosti 80 kg:
Na povrchu Země bude přitahován silou zhruba 787 N.
V letadle letícím typicky 10 km nad povrchem Země to bude asi 785 N (takový rozdíl člověk nepostřehne).
Na mezinárodní kosmické stanici ISS létající zhruba 360 km nad povrchem Země bude přitahován Zemí stále ještě silou 705 N, tato síla ale bude vyvažována odstředivou silou způsobenou kruhovou (ve skutečnosti mírně eliptickou) drahou družice.
Kdyby se člověk nacházel na geostacionární družici (tedy asi 35 800 km nad rovníkem), byl by přitahován už jen silou 18 N a tato síla by byla opět kompenzována odstředivou silou způsobenou kruhovým pohybem.
Ve vzdálenosti Měsíce (okolo 385 000 km), by byl člověk přitahován Zemí silou už jenom 0,2 N.
Jeden světelný rok od Země gravitační síla Země působící na člověka o hmotnosti 80 km bude už jenom tři desetimiliardtiny Newtonu.
Na okraji naší Galaxie bude tato síla zcela neměřitelná, její velikost bude už jenom 0,08 trilióntiny Newtonu.
A pro ilustraci si jěště uveďmě, že v sousední Velké galaxii v Andromedě (asi 2,5 miliónu světelných let od nás) by na vás stále působila gravitační síla Země, její účinek by však byl tak titěrně malý, že v sebepřesnějších měřeních s ním nemá smysl počítat (což ostatně nemá ani v předchozích dvou případech). Přesto tuto sílu dokážeme stále vyjádřit (0,000 000 000 000 000 000 000 006 N) a je tedy vidět, že ani takhle daleko není úplně nulová.
Odpověděl/a – 16.březen 12:05
Dotaz: Vždycky jsem měl zato, že beztížný stav na oběžné dráze je způsoben prostě velkou vzdáleností od Země. Ale tak to prý není. V jaké vzdálenosti od zeměkoule začíná opravdový beztížný stav, kam už gravitace Země nedosahuje? Díky. (Jiří Panschab)
Odpověď: Beztížný stav na oběžné dráze skutečně není způsoben tím, že by sem již nedosahovala gravitace. Gravitační působení Země přece drží např. Měsíc na jeho dráze okolo Země – a to je jistě dále, než oběžná dráha většiny (umělých) družic. Na druhou stranu stav bez tíže můžete pocítit i u povrchu Země, například v padajícím výtahu. Jak to tedy je? Těleso je v beztížném stavu, pokud nepůsobí svou tíhou na ostatní tělesa. Bývá to tehdy, když tíhová (resp. gravitační) síla je kompenzována nějakou jinou silou (nemající původ v jiných tělesech) opačného směru. V utrženém padajícím výtahu je touto silou setrvačnost, na oběžné dráze se zase uplatní odstředivá síla kruhového pohybu družice okolo Země.
Podívejme se ještě na dosah gravitační síly. Matematicky vzato dosáhne gravitace libovolně daleko neboli je všude. Různě daleko od gravitujícího tělesa (libovolné hmotné těleso, zvolme za příklad třeba Zemi) je však gravitační síla různě silná, čím dále od tělesa, tím slabší – klesá přitom dost rychle (s druhou mocninou vzdálenosti). Pro představu si naznačme, jak velkou gravitační silou bude Země přitahovat člověka o hmotnosti 80 kg:
Na povrchu Země bude přitahován silou zhruba 787 N.
V letadle letícím typicky 10 km nad povrchem Země to bude asi 785 N (takový rozdíl člověk nepostřehne).
Na mezinárodní kosmické stanici ISS létající zhruba 360 km nad povrchem Země bude přitahován Zemí stále ještě silou 705 N, tato síla ale bude vyvažována odstředivou silou způsobenou kruhovou (ve skutečnosti mírně eliptickou) drahou družice.
Kdyby se člověk nacházel na geostacionární družici (tedy asi 35 800 km nad rovníkem), byl by přitahován už jen silou 18 N a tato síla by byla opět kompenzována odstředivou silou způsobenou kruhovým pohybem.
Ve vzdálenosti Měsíce (okolo 385 000 km), by byl člověk přitahován Zemí silou už jenom 0,2 N.
Jeden světelný rok od Země gravitační síla Země působící na člověka o hmotnosti 80 km bude už jenom tři desetimiliardtiny Newtonu.
Na okraji naší Galaxie bude tato síla zcela neměřitelná, její velikost bude už jenom 0,08 trilióntiny Newtonu.
A pro ilustraci si jěště uveďmě, že v sousední Velké galaxii v Andromedě (asi 2,5 miliónu světelných let od nás) by na vás stále působila gravitační síla Země, její účinek by však byl tak titěrně malý, že v sebepřesnějších měřeních s ním nemá smysl počítat (což ostatně nemá ani v předchozích dvou případech). Přesto tuto sílu dokážeme stále vyjádřit (0,000 000 000 000 000 000 000 006 N) a je tedy vidět, že ani takhle daleko není úplně nulová.
Doplňuji:
zdroj: FyzWeb