Чтобы определить ускорение свободного падения на поверхности планеты, необходимо использовать формулу для ускорения свободного падения ( g ):
[ g = \frac{G \cdot M}{R^2} ]
где:
- ( G ) — гравитационная постоянная ((6.674 \times 10^{-11} \, \text{м}^3 \, \text{кг}^{-1} \, \text{с}^{-2})),
- ( M ) — масса планеты,
- ( R ) — радиус планеты.
Дано, что масса планеты ( M' ) в 2 раза больше массы Земли (( M_{\text{Земли}} )), то есть:
[ M' = 2 \cdot M_{\text{Земли}} ]
Также радиус планеты ( R' ) в 2 раза больше радиуса Земли (( R_{\text{Земли}} )), то есть:
[ R' = 2 \cdot R_{\text{Земли}} ]
Теперь подставим эти значения в формулу для ускорения свободного падения на новой планете ( g' ):
[ g' = \frac{G \cdot M'}{(R')^2} ]
Подставим выражения для ( M' ) и ( R' ):
[ g' = \frac{G \cdot (2 \cdot M{\text{Земли}})}{(2 \cdot R{\text{Земли}})^2} ]
[ g' = \frac{2 \cdot G \cdot M{\text{Земли}}}{4 \cdot R{\text{Земли}}^2} ]
Сократим дробь:
[ g' = \frac{1}{2} \cdot \frac{G \cdot M{\text{Земли}}}{R{\text{Земли}}^2} ]
Мы знаем, что ( \frac{G \cdot M{\text{Земли}}}{R{\text{Земли}}^2} = g{\text{Земли}} ), где ( g{\text{Земли}} \approx 9.81 \, \text{м/с}^2 ).
Теперь мы можем выразить ( g' ):
[ g' = \frac{1}{2} \cdot g_{\text{Земли}} ]
[ g' = \frac{1}{2} \cdot 9.81 ]
[ g' \approx 4.905 \, \text{м/с}^2 ]
Таким образом, ускорение свободного падения на поверхности этой планеты составляет приблизительно ( 4.905 \, \text{м/с}^2 ).