CalcToolsLab

Калькулятор силы тяжести

Рассчитайте силу тяжести, бытовой эквивалент веса на планетах, притяжение двух тел по закону Ньютона и ускорение свободного падения на высоте. Страница отдельно объясняет массу, вес, силу тяжести, расстояние между центрами масс и условность справочных значений для газовых гигантов.

Сила тяжести
686,5
Масса: 70 кг; ускорение: 9,807 м/с²; сила: 686,5 Н
Бытовой эквивалент веса: ≈ 70 кгс
Сила тяжести для массы 70 кг на разных небесных телах
Телоg, м/с²Сила, НЭквивалент, кгс
☀️ Солнце27419 1801 955,8
☿️ Меркурий3.725926,411
🟠 Венера8.962363,528
🌍 Земля9.80665686,570
🌕 Луна1.624113,711,592
🔴 Марс3.725926,411
🟤 Юпитер23.11 617164,9
🪐 Сатурн963064,242
🌀 Уран8.760962,101
🔵 Нептун1177078,518
🟣 Плутон0.7494,997
Для газовых гигантов нет твердой поверхности: справочные значения g относятся к условному уровню в атмосфере.

Как посчитать силу тяжести

Чтобы найти силу тяжести у поверхности планеты, умножьте массу тела в килограммах на ускорение свободного падения в метрах на секунду в квадрате. На Земле для школьных и инженерных оценок обычно берут около 9,81 м/с², а для стандартного килограмм-силы используют 9,80665 м/с².

F — сила тяжести в ньютонах, m — масса в килограммах, g — ускорение свободного падения.

Эта связь используется для оценки силы тяжести у поверхности планеты или рядом с заданным справочным уровнем.

kgf — килограмм-сила, N — ньютон.

Килограмм-сила - единица силы, а не килограмм массы.

Масса, сила тяжести и вес
Масса тела не меняется при переносе на другую планету. Меняется сила тяжести, потому что у каждого небесного тела свое ускорение свободного падения. Вес - сила, с которой тело действует на опору или подвес. В покое на поверхности они численно близки, но при ускорении или свободном падении вес становится нулевым либо отличается от силы тяжести.

Что считает каждый режим

РежимСмыслКогда нужен
Сила тяжести у поверхностиМасса умножается на выбранное ускорение свободного паденияШкольные задачи, нагрузка в ньютонах, бытовой вес на планетах
Притяжение двух телСила гравитационного притяжения между двумя массамиПланеты, спутники, тела вне поверхности
Ускорение на высотеСвободное падение пересчитывается по массе планеты, радиусу и высотеГоры, самолет, МКС, геостационарная орбита

Для двух тел расстояние r означает расстояние между центрами масс. Для человека на поверхности Земли это примерно радиус Земли, а не расстояние от ног до грунта. Если пользователь введет расстояние между поверхностями, расчет получится физически неверным.

Закон всемирного тяготения

F — сила притяжения, G — гравитационная постоянная, m1 и m2 — массы тел, r — расстояние между центрами масс.

В общем законе Ньютона расстояние всегда читается между центрами масс.

Общий закон Ньютона описывает притяжение любых двух масс. Расчет силы тяжести рядом с планетой является частным случаем, когда одна из масс - планета, а расстояние примерно равно ее радиусу.

Кавендиш и современная константа
Опыт Кавендиша 1798 года позволил измерить слабое гравитационное притяжение лабораторных масс и определить среднюю плотность Земли. Современное численное значение гравитационной постоянной уточняется по CODATA/NIST.

Ускорение свободного падения на высоте

g(h) — ускорение на высоте, G — гравитационная постоянная, M — масса небесного тела, R — радиус, h — высота над поверхностью.

Высота прибавляется к радиусу небесного тела, поэтому с удалением от планеты ускорение уменьшается.

С удалением от планеты ускорение свободного падения уменьшается. На высоте МКС гравитация все еще близка к земной; невесомость возникает потому, что станция и космонавты находятся в свободном падении по орбите.

ГдеВысотаЧто важно
Уровень моря0Базовая земная оценка
Эверестоколо 8,8 кмРазница мала для бытовых расчетов
Пассажирский самолетоколо 10 кмСнижение почти незаметно
МКСоколо 400 кмГравитация сохраняется, но есть орбитальная невесомость
Геостационарная орбита35 786 кмСвободное падение заметно меньше земного

Планетные значения и ограничения

Справочные значения ускорения свободного падения округлены по NASA Planetary Fact Sheet и NASA Moon facts. Для газовых гигантов нет твердой поверхности; значения g относятся к условному уровню в атмосфере и могут отличаться от расчета по массе и радиусу без учета вращения.

Телоg, м/с²Комментарий
Земля9,80665стандартное значение для кгс и земных оценок
Луна1,624примерно одна шестая земной силы тяжести
Марс3,7масса та же, сила тяжести меньше
Юпитер23,1газовый гигант, условный справочный уровень
Сатурн9,0газовый гигант, условный справочный уровень
Уран8,7ледяной гигант, условный справочный уровень
Нептун11,0ледяной гигант, условный справочный уровень
Границы модели
Расчет использует классическую ньютоновскую модель и справочные массы и радиусы. Он не учитывает вращение планеты, сплюснутость, локальные гравитационные аномалии, рельеф и неоднородное распределение массы. Для малых высот около поверхности обычно достаточно постоянного g.

Часто задаваемые вопросы

Источники и нормативная база

Расчёты выполняются на основе указанных нормативных и справочных источников. Ссылки открываются в новой вкладке.

Обновлено:

Похожие инструменты