Ako vypočítať silu gravitácie

Obsah

• Sila gravitácie
• Gravitácia bola vysvetlená
• Sila kvôli gravitačnej receptúre
• Tipy

Gravitácia je všade - doslova aj v každodennom vedomom konaní ľudí po celej planéte. Je ťažké alebo nemožné si predstaviť, že žijeme vo svete bez jeho účinkov, alebo dokonca v takom, v ktorom boli účinky vylepšené „malým“ množstvom - povedzme „iba“ asi 25 percent. Predstavte si, že sa nedostanete dosť vysoko na to, aby ste sa dotkli okraja basketbalového koša s výškou 10 stôp a aby ste mohli ľahko zabiť. je to o tom, čo by 25-percentný zisk v skokových schopnostiach vďaka zníženej gravitácii poskytol obrovskému počtu ľudí!

Jedna zo štyroch základných fyzických síl, gravitácia, ovplyvňuje každý strojársky podnik, ktorý ľudia kedy podnikli, najmä v oblasti ekonomiky. Schopnosť vypočítať gravitačnú silu a riešiť súvisiace problémy je základnou a nevyhnutnou zručnosťou v úvodných kurzoch fyziky.

Sila gravitácie

Nikto nemôže presne povedať, čo je „gravitácia“, ale je možné ho opísať matematicky a z hľadiska ďalších fyzikálnych veličín a vlastností. Gravitácia je jednou zo štyroch základných síl v prírode, ostatné sú silné a slabé jadrové sily (ktoré pôsobia na vnútomej atómovej úrovni) a elektromagnetická sila. Gravitácia je najslabšia zo štyroch, má však obrovský vplyv na štruktúru samotného vesmíru.

Matematicky je gravitačná sila v Newtonoch (alebo ekvivalentne v kg m / s)²) medzi akýmikoľvek dvoma hmotnými objektmi M₁ a M₂ oddelené r m je vyjadrené ako:

F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

kde univerzálne gravitačná konštanta G = 6.67 × 10^-11 N m²/ kg².

Gravitácia bola vysvetlená

Veľkosť g gravitačného poľa akéhokoľvek „masívneho“ objektu (tj galaxie, hviezda, planéta, mesiac atď.) sa matematicky vyjadruje vzťahom:

g = frac {GM} {d ^ 2}

kde G je práve definovaná konštanta, M je hmotnosť objektu a d je vzdialenosť medzi objektom a bodom, v ktorom sa pole meria. Môžete to vidieť tak, že sa pozriete na výraz F_gravitačné že g má jednotky sily vydelené hmotnosťou od rovnice pre g je v podstate rovnica gravitačnej sily (rovnica pre F_gravitačné) bez započítania hmotnosti menšieho objektu.

Premenná g preto má jednotky zrýchlenia. V blízkosti zemského povrchu je zrýchlenie spôsobené gravitačnou silou Zeme 9,8 metrov za sekundu alebo 9,8 m / s.², Ak sa rozhodnete ísť vo fyzickej vede ďaleko, uvidíte toto číslo viackrát, ako budete schopní spočítať.

Sila kvôli gravitačnej receptúre

Kombinácia vzorcov v predchádzajúcich dvoch oddieloch vytvára vzťah

F = mg

kde g = 9,8 m / s² na Zemi. Toto je špeciálny prípad druhého Newtonovho zákona o pohybe, ktorý je

F = ma

Vzorec gravitačného zrýchlenia možno použiť obvyklým spôsobom s tzv. Newtonovskými rovnicami pohybu, ktoré sa týkajú hmotnosti (m), rýchlosť (proti), lineárna poloha (X), vertikálna poloha (y), zrýchlenie () a čas (T). To znamená, rovnako ako d = (1/2)na², vzdialenosť, ktorú objekt prejde v čase T v priamke pôsobiacej na dané zrýchlenie, vzdialenosť y predmet spadne pod gravitačnú silu v čase T je získaný výrazom d = (1/2)gt²alebo 4,9_t_² pre objekty, ktoré sú pod vplyvom zemskej gravitácie.

Tipy