Cum se calculează forța gravitației

Conţinut

• Forța gravitației
• Gravitatea explicată
• Forța datorată formulei gravitației
• sfaturi

Gravitatea este peste tot - atât literal, cât și în acțiunile conștiente de zi cu zi ale oamenilor de pe planetă. Este dificil sau imposibil să-ți imaginezi că trăiești într-o lume fără efectele sale, sau chiar într-una în care efectele au fost modificate de o cantitate „mică” - să zicem, „doar” aproximativ 25%. Ei bine, imaginați-vă că nu puteți sări suficient de mult pentru a atinge o jantă de baschet de 10 metri înălțime, până la a putea plasa cu ușurință; este vorba despre ceea ce un câștig de 25% din capacitatea de sărituri datorită gravitației diminuate ar oferi un număr mare de oameni!

Una dintre cele patru forțe fizice fundamentale, gravitația influențează orice întreprindere de inginerie pe care oamenii au întreprins-o vreodată, mai ales pe tărâmul economiei. A fi capabil să calculeze forța gravitației și să rezolve problemele conexe este o abilitate de bază și esențială în cursurile de știință fizică introductivă.

Forța gravitației

Nimeni nu poate spune exact ce este „gravitatea”, dar este posibil să o descriem matematic și în termeni de alte cantități și proprietăți fizice. Gravitatea este una dintre cele patru forțe fundamentale din natură, celelalte fiind forțele nucleare puternice și slabe (care operează la nivel intra-atomic) și forța electromagnetică. Gravitatea este cea mai slabă dintre cele patru, dar are o influență enormă asupra modului în care universul însuși l-a structurat.

Matematic, forța gravitației în Newton (sau echivalent, kg m / s)²) între oricare două obiecte de masă M₁ și M₂ separat de r metri este exprimat în:

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

unde universal constanta de gravitatie G = 6.67 × 10^-11 N m²/kg².

Gravitatea explicată

Magnitudinea g a câmpului gravitațional al oricărui obiect „masiv” (adică o galaxie, stea, planetă, lună etc.) este exprimat matematic prin relația:

g = frac {GM} {d ^ 2}

Unde G este constanta tocmai definită, M este masa obiectului și d este distanța dintre obiect și punctul în care este măsurat câmpul. Puteți vedea, uitându-vă la expresia pentru F_Grav acea g are unități de forță împărțite în masă, deoarece ecuația pentru g este în esență forța ecuației gravitaționale (ecuația pentru F_Grav) fără a contabiliza masa obiectului mai mic.

Variabila g are deci unități de accelerație. În apropierea suprafeței Pământului, accelerația datorată forței gravitaționale a Pământului este de 9,8 metri pe secundă pe secundă sau 9,8 m / s². Dacă decideți să mergeți departe în știința fizică, veți vedea această cifră de mai multe ori decât veți putea conta.

Forța datorată formulei gravitației

Combinarea formulelor din cele două secțiuni de mai sus produce relația

F = mg

Unde g = 9,8 m / s² pe pamant. Acesta este un caz special al legii mișcării Newtons, care este

F = ma

Formula de accelerație gravitațională poate fi folosită în mod obișnuit cu așa-numitele ecuații newtoniene de mișcare care se referă la masă (m), viteză (v), poziție liniară (X), pozitie verticala (y), accelerare (A) si timpul (T). Adică la fel cum d = (1/2)la², distanța pe care un obiect o va parcurge în timp T într-o linie sub forța unei accelerații date, distanța y un obiect va cădea sub forța gravitației în timp T este cedat de expresie d = (1/2)gt²sau 4.9_t_² pentru obiectele care se încadrează sub influența gravitației Pământului.

sfaturi