Po raz kolejny wracamy do postaci Izaaka Newtona – to właśnie on jako pierwszy precyzyjnie powiązał siłę ciążenia z masą ciał. Jego słynne prawo powszechnego ciążenia dało nam prostą odpowiedź na fundamentalne pytanie: dlaczego wszystko na Ziemi spada?

Odpowiedzialna jest za to grawitacja, która dotyczy każdego obiektu posiadającego masę. Co ciekawe, to oddziaływanie jest zawsze obustronne (zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona). Oznacza to, że nie tylko Ziemia przyciąga nas do siebie, ale i my przyciągamy Ziemię (choć jej łatwiej to zignorować). Dokładnie ta sama kosmiczna więź łączy naszą planetę z Księżycem. Siła ta słabnie wraz z odległością, ale teoretycznie zanika dopiero w nieskończoności.

Krzywa wieża i tajemnica spadania

Gdy znajdujemy się w pobliżu tak ogromnego obiektu jak planeta, cały otaczający nas obszar zostaje zdominowany przez jej pole grawitacyjne. Każdy przedmiot uniesiony nad powierzchnię Ziemi zacznie nieuchronnie spadać w kierunku jej środka, dopóki coś (np. grunt) go nie zatrzyma. Mamy tu do czynienia z pewnym charakterystycznym spadaniem. Jest to ruch przyspieszony z nieprzypadkowym przyspieszeniem – przyspieszeniem, które nazywamy grawitacyjnym. Fizycy nadali mu oznaczenie „g”. Jego wartość możemy łatwo zmierzyć doświadczalnie. Co ciekawe, jeszcze przed Newtonem – bo już w 1604 roku – dokonał tego Galileusz, który według legendy prowadził swoje pionierskie eksperymenty, zrzucając kule o różnej masie z Krzywej Wieży w Pizie.

Kosmiczne odchudzanie: ile ważysz na Marsie?

Wartość siły ciążenia możemy obliczyć, po prostu mnożąc masę dowolnego obiektu przez wartość g. Im większa ta siła, tym mocniej coś jest ciągnięte w dół i tym trudniej to podnieść. A co z siłą ciążenia na innych planetach? Grawitacja oczywiście też tam działa, więc siła ciążenia dalej będzie nam ciążyć. Jeżeli przenieślibyśmy się np. na Marsa, to nasza masa się nie zmieni (nie licząc utraconych kilogramów, gdyby nasza dieta podczas lotu była nieco uboga). Inaczej sprawy się mają, jeśli chodzi o przyspieszenie grawitacyjne. To g nie będzie tym samym g, co na Ziemi. Masa Czerwonej Planety to jedynie 11% naszej Błękitnej. Oznacza to sporo mniejszą grawitację i znacznie mniejsze przyspieszenie grawitacyjne, które wyniesie tam około 40% ziemskiego g. Skutkowałoby to odczuwaniem ponad dwukrotnie mniejszego ciążenia, mimo braku utraty naszej masy. A czy ważylibyśmy tyle samo, czy mniej niż na Ziemi? Nie jest to takie proste, bo waga i masa to nie to samo. Potocznie rozumując, używając wagi, sprawdzamy swoją masę, ale tak naprawdę mierzymy działającą na nas siłę ciążenia. Ziemia przyciąga nas w dół, a my stając na wadze, naciskamy na nią. To sprytne urządzenie odczytuje ten nacisk. Im większa masa, tym większe ciążenie i nacisk – wszystko się zgadza. Na koniec na wyświetlaczu pojawia się wartość siły ciążenia podzielona przez g, czyli nasza masa. Waga, postawiona na Marsie, mierzyłaby inną siłę ciężkości i dzieliła ją przez ziemskie g, więc wynik byłby błędny. Otrzymalibyśmy pozornie mniejszą masę.

Doświadcz różnego ciążenia na własnej skórze w Muzeum Grawitacji

Jeśli jesteście ciekawi, jak pozornie zmieniłaby się Wasza masa (czyli jak różna jest siła ciążenia na innych planetach), to w Muzeum Grawitacji czeka na Was specjalnie przygotowana instalacja. Niektórzy powiedzieliby, że to najlepsze muzeum interaktywne w Warszawie. Możecie tam osobiście sprawdzić, jak niewyobrażalnie trudne byłoby podniesienie tej samej kuli na Słońcu, a jak dziecinnie proste okazałoby się to na Księżycu. Wszystko dzięki specjalnie dobranym obciążeniom, które symulują wpływ mas innych ciał niebieskich na ich przyspieszenia grawitacyjne i występujące tam siły
ciążenia. Do zobaczenia!