Гравитацията е навсякъде - както буквално, така и в ежедневните съзнателни дела на хората около планетата. Трудно или невъзможно е да си представим, че живеем в свят без неговите ефекти или дори в такъв, в който ефектите са били променени с „малко“ количество - да речем, „само“ около 25 процента. Е, представете си, че преминавате от не съвсем способни да скочите достатъчно високо, за да докоснете 10-метрова баскетболна джанта, до възможността да удряте с лекота; тук става въпрос за това, което 25-процентовата печалба в скоковите способности благодарение на намалената гравитация би осигурила на огромен брой хора!
Една от четирите основни физически сили, гравитацията влияе върху всяко инженерно предприятие, което хората някога са предприемали, особено в сферата на икономиката. Умението да се изчислява силата на гравитацията и да се решават свързани проблеми е основно и съществено умение във въвеждащите курсове по физика.
Силата на гравитацията
Никой не може да каже какво точно е „гравитацията“, но е възможно да се опише математически и по отношение на други физически величини и свойства. Гравитацията е една от четирите основни сили в природата, останалите са силните и слабите ядрени сили (които действат на вътреатомното ниво) и електромагнитната сила. Гравитацията е най-слабата от четирите, но има огромно влияние върху структурата на самата Вселена.
Математически, силата на гравитацията в нютони (или еквивалентно, kg m / s2) между всеки два обекта на масаМ1 иМ2 разделени отrметра се изразява като:
F_ {гравировка} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
къдетоуниверсален гравитационна константаG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Обяснение на гравитацията
Величинатажна гравитационното поле на всеки "масивен" обект (т.е. галактика, звезда, планета, луна и т.н.) се изразява математически чрез връзката:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
къдетоGе константата, точно дефинирана,Ме масата на обекта иде разстоянието между обекта и точката, в която се измерва полето. Можете да видите, като погледнете израза заFгравитация чежима единици сила, разделени на маса, тъй като уравнението заже по същество уравнението на силата на гравитацията (уравнението заFгравитация) без да се отчита масата на по-малкия обект.
Променливатажследователно има единици за ускорение. В близост до повърхността на Земята ускорението, дължащо се на гравитационната сила на Земята, е 9,8 метра в секунда в секунда или 9,8 m / s2. Ако решите да стигнете далеч във физическата наука, ще видите тази цифра повече пъти, отколкото ще можете да преброите.
Сила поради гравитационната формула
Комбинирането на формулите в горните два раздела създава връзката
F = mg
къдетож= 9,8 m / s2 на земята. Това е специален случай на втория закон за движение на Нютон, който е
F = ma
Формулата на гравитационното ускорение може да се използва по обичайния начин с така наречените нютонови уравнения на движение, които отнасят масата (м), скорост (v), линейно положение (х), вертикално положение (у), ускорение (а) и време (T). Тоест, точно кактод = (1/2)в2, разстоянието, което обектът ще измине във времетоTв линия под силата на дадено ускорение, разстояниетоуобектът ще попадне под силата на гравитацията във времетоTсе дава от изразад = (1/2)gt2или 4.9T2 за обекти, попадащи под влиянието на земната гравитация.
Съвети
Във въвеждащата физика, когато бъдете помолени да решите гравитационни проблеми, включително свободно падане, ще бъдете помолени да игнорирате ефектите от въздушното съпротивление. На практика тези ефекти са значителни, тъй като ще научите, ако се занимавате с инженерство или подобна област.