Для определения ускорения свободного падения на высоте ( h = 100 ) км от поверхности Земли, можно воспользоваться законом всемирного тяготения Ньютона. Однако, для упрощения расчетов, применим модифицированную формулу, учитывающую изменение ускорения свободного падения с высотой над поверхностью Земли.
На поверхности Земли ускорение свободного падения ( g ) выражается через массу Земли ( M ) и радиус Земли ( R ):
[ g = \frac{GM}{R^2} ]
где ( G ) — гравитационная постоянная.
На высоте ( h ) над поверхностью Земли, новое расстояние от центра Земли будет ( R + h ). Ускорение свободного падения на этой высоте ( g_h ) можно выразить как:
[ g_h = \frac{GM}{(R + h)^2} ]
Теперь подставим ( g ) вместо ( \frac{GM}{R^2} ) в формулу для ( g_h ):
[ g_h = g \left( \frac{R}{R + h} \right)^2 ]
Подставим все известные значения:
- ( g = 10 ) м/с²
- ( R = 6370 ) км = 6,370,000 м
- ( h = 100 ) км = 100,000 м
Теперь рассчитаем:
[ g_h = 10 \left( \frac{6,370,000}{6,370,000 + 100,000} \right)^2 ]
[ g_h = 10 \left( \frac{6,370,000}{6,470,000} \right)^2 ]
Выполним деление:
[ \frac{6,370,000}{6,470,000} \approx 0.9845 ]
Теперь возведем это значение в квадрат:
[ (0.9845)^2 \approx 0.969 ]
И подставим в формулу:
[ g_h = 10 \times 0.969 \approx 9.69 \, \text{м/с}^2 ]
Таким образом, ускорение свободного падения на высоте 100 км от поверхности Земли составляет примерно 9.69 м/с².