Calcolo della massa della Terra:quanto pesa la Terra?
La misurazione del peso della Terra deriva dall'attrazione gravitazionale che la Terra esercita sugli oggetti vicini. Visione digitale/Getty Images
Sarebbe più corretto chiedersi:"Qual è la massa della Terra ?" La risposta rapida è circa 6.000.000.000.000.000.000.000.000 (6 x 1024) chilogrammi.
La domanda secondaria interessante è:"Come ha fatto qualcuno a capirlo?" Non è che il pianeta salga sulla bilancia ogni mattina prima di fare la doccia. La misurazione del peso del pianeta deriva dall'attrazione gravitazionale che la Terra esercita sugli oggetti vicini.
Contenuto
Massa e gravità
Calcolo della massa delle sfere
Massa e peso
Massa e gravità
Si scopre che due masse qualsiasi hanno un'attrazione gravitazionale l'una verso l'altra, letteralmente due masse qualsiasi nel sistema solare. Se metti due palle da bowling una accanto all'altra, si attrarranno gravitazionalmente. L'attrazione è estremamente leggera, ma se i tuoi strumenti sono abbastanza sensibili puoi misurare l'attrazione gravitazionale che due palle da bowling esercitano l'una sull'altra.
Da quella misurazione, potresti determinare la massa dei due oggetti. Lo stesso vale per due palline da golf, ma l'attrazione è ancora minore perché la quantità di forza gravitazionale dipende dalla massa degli oggetti.
Calcolo della massa delle sfere
Isaac Newton dimostrò che, per gli oggetti sferici, si può fare l'ipotesi semplificatrice che tutta la massa dell'oggetto sia concentrata al centro della sfera. Nel caso del nostro pianeta, il centro della sfera sarebbe il centro della Terra.
La seguente equazione esprime l'attrazione gravitazionale che due oggetti sferici hanno l'uno sull'altro:
F =SOL(M1 x M2/R2)
F è la forza di attrazione tra loro.
G è la costante gravitazionale pari a 6,67259 x 10
-11
m3/kg
2
.
M1 e M2 sono le due masse che si attraggono.
R è la distanza che separa i due oggetti.
Calcolo della massa terrestre
Supponiamo che la Terra sia una delle masse (M1) e che una sfera di 1 kg sia l'altra (M2). La forza tra loro è 9,8 kg x m/s
2
— possiamo calcolare questa forza lasciando cadere la sfera da 1 chilogrammo e misurando l'accelerazione che le applica il campo gravitazionale terrestre (9,8 m/s
2
).
Il raggio della Terra è di 6.400.000 metri (6.999.125 iarde). Se inserisci tutti questi valori e risolvi M1, scopri che la massa della Terra è 6.000.000.000, 000.000.000.000.000 di chilogrammi (6 x 1024 chilogrammi o 1,3 x 1025 libbre).
Massa rispetto al peso
Perché è "più corretto" chiedere informazioni sulla massa della Terra piuttosto che sul peso? Il peso è una forza che richiede un campo gravitazionale per essere determinata. Puoi prendere una palla da bowling e pesarla sulla Terra e sulla Luna. Il peso sulla Luna sarà un sesto di quello sulla Terra, ma la quantità di massa è la stessa in entrambi i luoghi.
Pesare della Terra, dovremmo sapere nel campo gravitazionale di quale oggetto vogliamo calcolare il peso. La massa della Terra, invece, è una costante.
Domande frequenti sulla massa della Terra
Come viene calcolata la massa terrestre?
Poiché gli scienziati conoscono già il raggio del pianeta Terra, hanno utilizzato la Legge di Gravitazione Universale per determinare la massa terrestre rispetto alla forza gravitazionale su un oggetto sulla superficie terrestre. In poche parole, questo metodo utilizza il raggio terrestre come distanza.
Qual è la maggior parte della massa terrestre?
Il nucleo della Terra costituisce il 15% del volume del pianeta ma il 30% della sua massa. La maggior parte della massa terrestre è costituita dal suo mantello. Il mantello costituisce l'84% del suo volume e quasi il 70% della sua massa. La crosta terrestre rappresenta solo l'1% della sua massa, il che significa che la maggior parte della densità della Terra è verso il suo centro.
Come ha calcolato Cavendish la massa della Terra?
Henry Cavendish misurò la forza che attrae sfere metalliche con l'aiuto di una bilancia di torsione. Conosceva già la massa di entrambe le sfere e la distanza tra loro. Misurando attentamente la forza tra queste sfere, calcolò la loro attrazione gravitazionale. Poiché la forza gravitazionale della Terra sulla palla più piccola poteva essere misurata pesandola, il rapporto tra le due forze permise di calcolare la densità della terra, utilizzando la legge di gravitazione di Newton.
Qual è la definizione semplice di massa?
La massa è la misura della quantità di materia contenuta in qualsiasi oggetto. Sulla Terra possiamo pesare le cose per determinarne la massa. Ma nello spazio, qualcosa potrebbe avere molta massa ma non molto peso perché la forza di gravità sarebbe piccola.
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