Як обчислити силу тяжіння

Зміст

• Сила тяжкості
• Гравітація пояснюється
• Формула за рахунок сили тяжіння
• Поради

Гравітація є скрізь - і в буквальному сенсі, і в повсякденному свідомому вчинку людей по всій планеті. Важко або неможливо уявити собі життя у світі, вільному від його наслідків, або навіть у тому, де ефекти були підроблені "невеликою" сумою - скажімо, "лише" приблизно на 25 відсотків. Ну, уявіть, що ви перейдете від не зовсім здатного підстрибнути досить високо, щоб торкнутися баскетбольного ободу висотою 10 футів, до того, що зможете легко ляскати. мова йде про те, який 25-відсотковий приріст у здатності до стрибків завдяки зниженій силі тяжіння забезпечить величезну кількість людей!

Одна з чотирьох основних фізичних сил, гравітація впливає на кожне інженерне підприємство, яке люди коли-небудь вживали, особливо в царині економіки. Вміти обчислити силу тяжіння та вирішити пов'язані з цим завдання є основним і важливим вмінням у вступних курсах фізичної науки.

Сила тяжкості

Ніхто не може точно сказати, що таке "гравітація", але можна описати це математично та з точки зору інших фізичних величин та властивостей. Гравітація - одна з чотирьох основних сил у природі, інші - сильні та слабкі ядерні сили (які діють на внутрішньоатомному рівні) та електромагнітна сила. Гравітація є найслабшою з чотирьох, але має величезний вплив на структурування самої Всесвіту.

Математично сила сили тяжіння в ньютонах (або еквівалентно, кг м / с²) між будь-якими двома об'єктами маси М₁ і М₂ відокремлений r метрів виражається як:

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

де універсальний гравітаційна константа Г = 6.67 × 10^-11 N м²/кг².

Гравітація пояснюється

Величина г гравітаційного поля будь-якого "масивного" об'єкта (тобто галактики, зірки, планети, місяця тощо) виражається математично співвідношенням:

g = frac {GM} {d ^ 2}

де Г - константа щойно визначена, М - маса предмета і г - відстань між об'єктом і точкою, в якій вимірюється поле. Ви можете бачити, дивлячись на вираз для Ж_грав що г має одиниці сили, розділені на масу, оскільки рівняння для г по суті є силою гравітації (рівняння для Ж_грав) без обліку маси меншого предмета.

Змінна г тому має одиниці прискорення. Поблизу поверхні Землі прискорення, зумовлене гравітаційною силою Землі, становить 9,8 метра в секунду, або 9,8 м / с.². Якщо ви вирішите піти далеко від фізичної науки, ви побачите цю цифру більше разів, ніж зможете порахувати.

Формула за рахунок сили тяжіння

Поєднання формул у вищевказаних двох розділах створює взаємозв'язок

F = мг

де г = 9,8 м / с² на землі. Це особливий випадок другого закону руху Ньютона, який є

F = ma

Формула прискорення сили тяжіння може використовуватися звичайним чином з так званими ньютонівськими рівняннями руху, що відносять масу (м), швидкість (v), лінійне положення (х), вертикальне положення (у), прискорення (а) та час (т). Тобто так само г = (1/2)у², відстань, яку об’єкт пройде у часі т по лінії під силою заданого прискорення, відстані у предмет вчасно потрапить під силу сили тяжіння т отримується виразом г = (1/2)gt²або 4.9_t_² для об’єктів, що підпадають під дією сили тяжіння Землі.

Поради