Gravitatsioon on üks füüsika põhijõududest. Gravitatsiooni kõige olulisem aspekt on see, et see on universaalne: kõigil objektidel on gravitatsioonijõud, mis tõmbab nende juurde teisi objekte. Igale objektile mõjuv raskusjõud sõltub mõlema objekti massist ja nendevahelisest kaugusest.
Sammud
Osa 1: 2: gravitatsioonijõu arvutamine kahe objekti vahel
Samm 1. Määratlege raskusjõu võrrand, mis meelitab objekti, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Objekti gravitatsioonijõu õigeks arvutamiseks võtab see võrrand arvesse mõlema objekti massi ja seda, kui kaugel objektid üksteisest asuvad. Muutujad on määratletud allpool.
- Fgrav on gravitatsioonist tulenev jõud
- G on universaalne gravitatsioonikonstant 6,673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 on esimese objekti mass
- m2 on teise objekti mass
- d on kahe objekti keskpunkti vaheline kaugus
- Mõnikord näete d -tähe asemel r -tähte. Mõlemad sümbolid tähistavad kahe objekti vahelist kaugust.
Samm 2. Kasutage sobivaid mõõtühikuid
Selle konkreetse võrrandi jaoks peate kasutama meetermõõdustikku. Objektide mass peab olema kilogrammides (kg) ja vahemaa meetrites (m). Enne arvutamise jätkamist peate nendesse ühikutesse teisendama.
Samm 3. Määrake kõnealuse objekti mass
Väiksemate objektide puhul saate neid kaaluda skaalal või kaalul, et määrata nende kaal grammides. Suuremate objektide puhul peate ligikaudse massi tabelist või veebist otsima. Füüsikaülesannete korral antakse teile üldiselt objekti mass.
Samm 4. Mõõda kahe objekti vaheline kaugus
Kui proovite arvutada objekti ja maa vahelist raskusjõudu, peate kindlaks määrama, kui kaugel objekt asub Maa keskpunktist.
- Kaugus maapinnast keskpunkti on ligikaudu 6,38 x 106 m.
- Internetist leiate tabeleid ja muid ressursse, mis annavad teile ligikaudse kauguse maapinna keskpunktist erinevatel kõrgustel asuvatesse objektidesse.
Samm 5. Lahendage võrrand
Kui olete võrrandi muutujad määratlenud, saate need ühendada ja lahendada. Veenduge, et kõik teie üksused on meetermõõdustikus ja õigel skaalal. Mass peaks olema kilogrammides ja kaugus meetrites. Lahendage võrrand, kasutades õiget toimingute järjekorda.
- Näiteks: määrake raskusjõud 68 kg kaaluvale inimesele maapinnal. Maa mass on 5,98 x 1024 kg.
- Veenduge, et kõigil teie muutujatel on õiged ühikud. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2ja d = 6,38 x 106 m
- Kirjutage oma võrrand: Fgrav = (Gm1m2)/d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)]/(6,38 x 106)2
- Korrutage kahe objekti mass kokku. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Korrutage korrutis m1 ja m2 gravitatsioonikonstandi G abil. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Ruuduge kahe objekti vaheline kaugus. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Jagage korrutis G x m1 x m2 gravitatsioonijõu leidmiseks Newtonis (N) ruudu järgi. 2,708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Raskusjõud on 665 N.
Osa 2 /2: Maa raskusjõu arvutamine
Samm 1. Mõista Newtoni teist liikumisseadust, F = ma
Newtoni teine liikumisseadus ütleb, et mis tahes objekt kiireneb, kui seda mõjutab võrk või tasakaalustamata jõud. Teisisõnu, kui jõud mõjub objektile, mis on suurem kui vastupidises suunas toimivad jõud, kiirendab objekt suurema jõu suunas.
- Selle seaduse võib kokku võtta võrrandiga F = ma, kus F on jõud, m on objekti mass ja a on kiirendus.
- Seda seadust kasutades saame arvutada mis tahes maapinnal asuva objekti raskusjõu, kasutades selleks teadaolevat raskuskiirendust.
Samm 2. Teadke maapealsest gravitatsioonist tingitud kiirendust
Maal põhjustab raskusjõud objektide kiirenemist kiirusega 9,8 m/s2. Maapinnal saame kasutada lihtsustatud võrrandit Fgrav = mg raskusjõu arvutamiseks.
Kui soovite jõudu täpsemalt lähendada, võite siiski kasutada ülaltoodud võrrandit Fgrav = (GMmaam)/d2 raskusjõu määramiseks.
Samm 3. Kasutage sobivaid mõõtühikuid
Selle konkreetse võrrandi jaoks peate kasutama meetermõõdustikku. Objekti mass peab olema kilogrammides (kg) ja kiirendus meetrites sekundis ruudus (m/s2). Enne arvutamise jätkamist peate nendesse ühikutesse teisendama.
Samm 4. Määrake kõnealuse objekti mass
Väiksemate esemete puhul saate neid kaaluda skaalal või kaalul, et määrata selle kaal kilogrammides (kg). Suuremate objektide puhul peate ligikaudse massi tabelist või veebist otsima. Füüsikaülesannete korral antakse teile üldiselt objekti mass.
Samm 5. Lahendage võrrand
Kui olete võrrandi muutujad määratlenud, saate need ühendada ja lahendada. Veenduge, et kõik teie üksused on meetermõõdustikus ja õigel skaalal. Mass peaks olema kilogrammides ja kaugus meetrites. Lahendage võrrand, kasutades õiget toimingute järjekorda.
- Kasutame sama võrrandit ülalt ja vaatame, kui lähedal on lähendus. Määrake raskusjõud 68 kg kaaluvale inimesele maapinnal.
- Veenduge, et kõigil teie muutujatel on õiged ühikud: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Kirjutage oma võrrand. Fgrav = mg = 68*9,8 = 666 N.
- Kui F = mg, on raskusjõud 666 N, samas kui täpsemat võrrandit kasutades saadakse jõud 665 N. Nagu näete, on need väärtused peaaegu identsed.
Video - selle teenuse kasutamisel võidakse YouTube'iga jagada teatud teavet
Näpunäiteid
- Need kaks valemit peaksid andma sama tulemuse, kuid lühemat valemit on planeedi pinnal olevate objektide arutamisel lihtsam kasutada.
- Kasutage esimest valemit, kui te ei tea planeedi gravitatsioonist tingitud kiirendust või kui te määrate raskusjõu kahe väga suure objekti, näiteks kuu ja planeedi vahel.
