Gravitatsioon on kõikjal - nii sõna otseses mõttes kui ka planeedi inimeste igapäevases teadlikus tegevuses. Raske või võimatu on ette kujutada elamist selle mõjudest vabas maailmas või isegi sellises, kus mõju muutis "väike" summa - ütleme "ainult" umbes 25 protsenti. Kujutage ette, kuidas te ei suuda hüpata piisavalt kõrgele, et puudutada 10 jala kõrgust korvpalli velge, et saaksite hõlpsalt lüüa; see on umbes see, mida 25-protsendine hüppevõime kasv tänu vähenenud raskusjõule annaks tohutu hulga inimesi!
Üks neljast põhilisest füüsilisest jõust, raskusjõud mõjutab kõiki inseneriettevõtteid, mida inimesed on kunagi ette võtnud, eriti majanduse valdkonnas. Füüsiliste teaduste sissejuhatavatel kursustel on põhiline ja oluline oskus arvutada raskusjõudu ja lahendada sellega seotud probleeme.
Raskusjõud
Keegi ei saa täpselt öelda, mis on gravitatsioon "," kuid seda on võimalik kirjeldada matemaatiliselt ning muude füüsikaliste suuruste ja omaduste järgi. Raskusjõud on üks neljast looduse põhijõust, teised on tugevad ja nõrgad tuumajõud (mis toimivad aatomisisestel tasanditel) ja elektromagnetiline jõud. Gravitatsioon on neljast kõige nõrgem, kuid sellel on tohutu mõju sellele, kuidas universum ise seda üles ehitas.
Matemaatiliselt on raskusjõud Newtonites (või ekvivalentselt, kg m / s2) suvalise kahe massiobjekti vahelM1 jaM2 eraldatudrmeetrit väljendatakse järgmiselt:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
kusuniversaalne gravitatsioonikonstantG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Gravitatsioon on selgitatud
Suurusgmis tahes "massiivse" objekti (st galaktika, tähe, planeedi, kuu jne) gravitatsioonivälja väärtust väljendatakse matemaatiliselt suhtega:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
kusGon just määratletud konstant,Mon objekti mass jadon kaugus objekti ja punkti vahel, milles välja mõõdetakse. Näete, vaadates väljenditFgrav sedagon jõuühikud jagatud massiga, kuna võrrandgon põhiliselt raskusjõu võrrand (võrrandFgrav) arvestamata väiksema objekti massi.
Muutujagseetõttu on kiirendusühikud. Maa pinna lähedal on Maa gravitatsioonijõu mõjul kiirendus 9,8 meetrit sekundis sekundis ehk 9,8 m / s2. Kui otsustate minna füüsikateaduses kaugele, näete seda näitajat mitu korda, kui jõuate kokku lugeda.
Jõud raskusjõu valemi tõttu
Kahe ülaltoodud jaotise valemite kombineerimine loob seose
F = mg
kusg= 9,8 m / s2 Maal. See on Newtoni teise liikumisseaduse erijuhtum, mis on
F = ma
Raskuskiirenduse valemit saab kasutada tavalisel viisil nn Newtoni liikumisvõrranditega, mis seovad massi (m), kiirus (v), lineaarne asend (x), vertikaalne asend (y), kiirendus (a) ja aeg (t). See tähendab, just nagud = (1/2)kell2, kaugus, mille objekt ajas läbibtetteantud kiirenduse mõjul oleval joonel kaugusyobjekt langeb aja jooksul raskusjõu allatsaadakse avaldise abild = (1/2)gt2või 4.9t2 objektide jaoks, mis langevad Maa raskusjõu mõjul.
Näpunäited
Sissejuhatavas füüsikas palutakse teil õhutakistuse mõjusid ignoreerida, kui teil palutakse lahendada raskusprobleeme, sealhulgas vabalangemist. Praktikas on need mõjud märkimisväärsed, nagu saate teada, kui jätkate inseneri- või sarnase valdkonnaga.