Гравитацията: защо не политаме
Каква е невидимата сила, която ни държи на Земята, защо Луната не пада и защо космонавтите плават.
Тук Капитан Комета от борда! Скочи колкото можеш по-високо. Видя ли? Нещо невидимо те дръпна обратно надолу. Това "нещо" държи и Луната около Земята, и Земята около Слънцето.
История от живота
През 1971 г. астронавтът Дейвид Скот стоял на Луната с чук в едната ръка и перо от сокол в другата. Камерата снимала, а милиони хора гледали по телевизията. Той пуснал двете неща едновременно. На Земята перото би се носило бавно, а чукът би паднал веднага. Но на Луната няма въздух, който да спира перото, и двете паднали заедно и докоснали прахта в един и същ миг. Така той показал нещо, което Галилео Галилей е предположил векове по-рано: без въздух всички тела падат еднакво бързо.
Разбери го стъпка по стъпка
- Всичко привлича всичко
Гравитацията е сила, с която телата се привличат едно друго. Колкото по-голямо и тежко е едно тяло, толкова по-силно привлича. Земята е огромна, затова дърпа теб, топката и дъжда към себе си.
- Нютон и ябълката
Исак Нютон разказвал, че идеята му дошла, докато гледал как пада ябълка. Ябълката не го ударила по главата, това е по-късна шега. Той разбрал, че същата сила, която сваля ябълката, държи и Луната в кръг около Земята.
- Маса и тегло
Масата е колко "вещество" има в теб и тя е еднаква навсякъде. Теглото е колко силно гравитацията те дърпа. На Луната гравитацията е около 6 пъти по-слаба, затова там ще се чувстваш много по-лек, макар че си същият.
- Защо Луната не пада?
Луната всъщност постоянно "пада" към Земята, но се движи толкова бързо настрани, че все я изпуска. Така тя обикаля в кръг. Същото правят и спътниците, и космическата станция.
- Безтегловност
На Международната космическа станция, на около 400 км височина, гравитацията е почти толкова силна, колкото на Земята. Космонавтите плават, защото станцията и те падат заедно около Земята. Това се нарича свободно падане.
Представи си така: Гравитацията е като невидим ластик между теб и Земята. Можеш да подскочиш и да го опънеш, но той винаги те връща обратно. А колкото по-голяма е планетата, толкова по-як е ластикът.
- Луната
- около 5 кг
- Марс
- около 11 кг
- Земята
- 30 кг
- Юпитер
- около 76 кг
- Космическата станция
- плаваш, защото падаш заедно с нея
Решени примери
Дете тежи 30 кг на Земята. Колко "тежко" ще се чувства на Луната?
Гравитацията на Луната е около 1/6 от земната, затова ще се чувства като 5 кг (30 : 6 = 5). Масата му обаче остава същата.
Пускаш едновременно лист хартия и смачкана на топка хартия. Коя пада първа и защо?
Топката, защото въздухът спира плоския лист много повече. Гравитацията ги дърпа еднакво, разликата е от въздуха.
Защо, когато хвърлиш топка напред, тя пада в дъга, а не лети направо?
Гравитацията я дърпа надолу през цялото време, докато тя се движи напред. Двете движения заедно правят извита линия.
Внимавай с тези грешки
- В космоса няма гравитация.Има. Гравитацията на Земята стига много далеч. Космонавтите плават, защото са в свободно падане, а не защото гравитацията е изчезнала.
- Тежките неща винаги падат по-бързо от леките.Без въздух всичко пада еднакво бързо. Разликата, която виждаме, идва от съпротивлението на въздуха.
- Ябълка паднала на главата на Нютон.Самият Нютон разказва, че видял как пада ябълка. Историята с удара по главата е измислена по-късно.
Задачи
Лесни
Пусни едновременно от една и съща височина гумичка и молив. Кое пада първо? Опитай 3 пъти.
Подсказка
Гледай внимателно пода, или помоли приятел да слуша кога тракват.
Отговор
Падат почти едновременно, защото и двете са компактни и въздухът почти не ги спира.
Назови 3 неща, които се случват около теб заради гравитацията.
Подсказка
Помисли какво пада или тече надолу.
Отговор
Например: дъждът пада, водата тече надолу, топката се връща, като я подхвърлиш, оставаме на пода.
Средни
Раница тежи 6 кг на Земята. Колко ще я усещаш на Луната?
Подсказка
Гравитацията на Луната е около 6 пъти по-слаба.
Отговор
1 кг, защото 6 : 6 = 1.
Вземи два еднакви листа. Смачкай единия на топка и ги пусни заедно. После сложи плоския лист върху книга и пусни книгата. Какво става с листа?
Подсказка
Мисли за въздуха, не за тежестта.
Отговор
Смачканият пада по-бързо от плоския. Листът върху книгата пада заедно с нея, защото книгата го пази от въздуха.
Трудни
На Марс гравитацията е около 38% от земната. Ако на Земята скачаш 30 см високо, приблизително колко високо би скочил на Марс?
Подсказка
По-слабата гравитация значи по-висок скок, раздели на 0,38.
Отговор
Около 2,6 пъти по-високо, тоест около 79 см (30 : 0,38).
Обясни на по-малко дете с рисунка защо Луната не пада на Земята.
Подсказка
Помисли за топка на връв, която въртиш в кръг.
Отговор
Луната се движи бързо настрани и докато пада към Земята, все я подминава, затова обикаля в кръг. Рисунка: Земя, Луна и стрелка настрани плюс стрелка към Земята.
Кое пада първо?
Цел: Да провериш как въздухът и формата влияят на падането.
- Събери 5 предмета: лист, смачкан лист, монета, перо или пухче, малка топка.
- Предскажи и запиши кое ще падне първо.
- С възрастен застани на стол и пускай предметите по два едновременно от една и съща височина.
- Приятел да гледа и да записва кой е паднал първи.
- Сравни предсказанията си с резултатите.
Накрая: Таблица "предсказах / стана" и извод: компактните неща падат почти заедно, а плоските и леките се бавят заради въздуха.
Тест с точки
10 въпроса, 18 точки, оценка накрая и разбор какво да преговориш.