Gravitacija je posvuda - i doslovno i u svakodnevnom svjesnom ponašanju ljudi širom planete. Teško je ili je nemoguće zamisliti da živimo u svijetu bez njegovih učinaka, ili čak u onom u kojem su učinci ukroćeni za "malu" količinu - recimo, "samo" oko 25 posto. Pa, zamislite kako prelazite iz nesposobnosti da skočite dovoljno visoko da dodirnete 10 metara visok košarkaski obod i postanete sposobni s lakoćom zakucati; ovo je otprilike ono što bi 25-postotni dobitak u skakačkoj sposobnosti zahvaljujući smanjenoj gravitaciji pružio velikom broju ljudi!
Jedna od četiri temeljne fizičke sile, gravitacija utječe na svako inženjersko poduzeće koje su ljudi ikad poduzeli, posebno u području ekonomije. Sposobnost izračunavanja sile gravitacije i rješavanja povezanih problema osnovna je i bitna vještina u uvodnim tečajevima fizike.
Sila gravitacije
Nitko ne može točno reći što je "gravitacija", ali moguće ju je opisati matematički i u smislu ostalih fizikalnih veličina i svojstava. Gravitacija je jedna od četiri temeljne sile u prirodi, a ostale su jake i slabe nuklearne sile (koje djeluju na unutaratomskoj razini) i elektromagnetska sila. Gravitacija je najslabija od ove četiri, ali ima ogroman utjecaj na to kako je svemir sam strukturirao.
Matematički, sila gravitacije u Newtonima (ili ekvivalentno, kg m / s2) između bilo koja dva predmeta maseM1 iM2 odvojenermetara izražava se kao:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
gdje jeuniverzalni konstanta gravitacijeG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Objašnjena gravitacija
Veličinaggravitacijskog polja bilo kojeg "masivnog" objekta (tj. galaksije, zvijezde, planeta, mjeseca itd.) izražava se matematički odnosom:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
gdjeGje konstanta upravo definirana,Mje masa predmeta idje udaljenost između predmeta i točke u kojoj se mjeri polje. Možete vidjeti gledanjem izraza zaFgrav dagima jedinice sile podijeljene s masom, jer jednadžba zagje u osnovi jednadžba sile gravitacije (jednadžba zaFgrav) bez uračunavanja mase manjeg predmeta.
Varijablagdakle ima jedinice ubrzanja. U blizini površine Zemlje, ubrzanje Zemljine gravitacijske sile iznosi 9,8 metara u sekundi u sekundi ili 9,8 m / s2. Ako se odlučite za fizičku znanost daleko, vidjet ćete ovu brojku više puta nego što ćete moći izbrojati.
Sila zbog gravitacijske formule
Kombinacija formula u gornja dva odjeljka stvara odnos
F = mg
gdjeg= 9,8 m / s2 na zemlji. Ovo je poseban slučaj Newtonovog drugog zakona gibanja, koji je
F = ma
Formula gravitacijskog ubrzanja može se koristiti na uobičajeni način s takozvanim Newtonovim jednadžbama gibanja koje povezuju masu (m), brzina (v), linearni položaj (x), okomiti položaj (g), ubrzanje (a) i vrijeme (t). Odnosno, baš kaod = (1/2)na2, udaljenost koju će objekt prijeći u vremenutu liniji pod snagom zadanog ubrzanja, udaljenostigobjekt će vremenom pasti pod silom gravitacijetdaje izrazd = (1/2)gt2ili 4.9t2 za objekte koji padaju pod utjecaj Zemljine teže.
Savjeti
U uvodnoj fizici, kada se od vas zatraži da riješite gravitacijske probleme, uključujući slobodni pad, trebate zanemariti učinke otpora zraka. U praksi su ti učinci znatni, jer ćete naučiti ako se bavite inženjerstvom ili sličnim područjem.