A gravitáció mindenütt jelen van - mind szó szerint, mind pedig a bolygó körüli emberek mindennapi tudatos cselekedeteiben. Nehéz vagy lehetetlen elképzelni, hogy olyan világban éljünk, amely mentes a hatásaitól, vagy akár abban is, ahol a hatásokat "kis" mennyiség - például "csak" mintegy 25 százalék - módosította. Nos, képzeld el, hogy nem egészen olyan magasra tudsz ugrani, hogy megérints egy 10 láb magas kosárlabdapadlót, abból, hogy könnyedén lecsaphatsz; körülbelül erről szól az, hogy a csökkent gravitációnak köszönhetően 25 százalékos ugrási képességnövekedés hatalmas számú embert biztosítana!
A négy alapvető fizikai erő egyike, a gravitáció befolyásolja minden mérnöki vállalkozást, amelyet valaha vállaltak, különösen a közgazdaságtan területén. A gravitációs erő kiszámítása és a kapcsolódó problémák megoldása alapvető és elengedhetetlen képesség a bevezető fizikai természettudományi tanfolyamokon.
A gravitációs erő
Senki sem tudja pontosan megmondani, hogy mi a gravitáció, de matematikailag, más fizikai mennyiségek és tulajdonságok alapján leírható. A gravitáció a természetben a négy alapvető erő egyike, a többi az erős és gyenge atomerő (amelyek atomon belül működnek) és az elektromágneses erő. A gravitáció a leggyengébb a négy közül, de óriási hatással van arra, hogy maga az univerzum hogyan épült fel.
Matematikailag a gravitációs erő Newtonban (vagy ekvivalens, kg m / s2) bármely két tömegtárgy közöttM1 ésM2 által elválasztvarmétert a következőképpen fejezzük ki:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
hol aegyetemes gravitációs állandóG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
A gravitáció magyarázata
Nagyságagbármely "masszív" objektum (azaz egy galaxis, csillag, bolygó, hold stb.) gravitációs mezőjének matematikailag az összefüggést fejezi ki:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
holGaz éppen meghatározott állandó,Ma tárgy tömege ésdaz objektum és a mező mérési pontja közötti távolság. A (z) kifejezés kifejezésével láthatjaFgrav hogygerőegységei vannak elosztva tömeggel, mivel aglényegében a gravitációs erő egyenlete (aFgrav) anélkül, hogy figyelembe vennék a kisebb tárgy tömegét.
A változógezért gyorsulási egységei vannak. A Föld felszíne közelében a Föld gravitációs ereje miatt a gyorsulás másodpercenként 9,8 méter / másodperc, vagyis 9,8 m / s2. Ha úgy dönt, hogy messzire megy a fizika területén, akkor többször fogja látni ezt a számot, mint amennyit meg tud számolni.
Erő a gravitációs képlet miatt
A fenti két szakasz képleteinek összekapcsolásával létrejön a kapcsolat
F = mg
holg= 9,8 m / s2 a földön. Ez Newton második mozgástörvényének különleges esete, vagyis az
F = ma
A gravitációs gyorsulás képlete a szokásos módon használható az úgynevezett newtoni mozgásegyenletekkel, amelyek a tömegre vonatkoznak (m), sebesség (v), lineáris helyzet (x), függőleges helyzet (y), gyorsulás (a) és az idő (t). Vagyis éppúgyd = (1/2)nál nél2, az objektum által az időben megtett távolságtegy adott gyorsulás ereje alatt lévő vonalon a távolságyegy tárgy idővel a gravitációs erő alá esikta kifejezés adjad = (1/2)gt2vagy 4.9t2 a Föld gravitációjának hatására eső tárgyakra.
Tippek
A bevezető fizikában, amikor a gravitációs problémák megoldására kérik fel, beleértve a szabad esést is, figyelmen kívül hagyják a légellenállás hatásait. A gyakorlatban ezek a hatások jelentősek, mivel megtudhatja, ha mérnöki vagy hasonló területen folytatja.