重力を計算する方法

重力はいたるところにあります-文字通りそして地球の周りの人々の日常の意識的な行動の両方において。 その影響のない世界、または影響が「わずかな」量、たとえば「わずか」約25パーセントで調整された世界に住むことを想像することは困難または不可能です。 さて、高さ10フィートのバスケットボールの縁に触れるのに十分な高さまでジャンプできない状態から、簡単にスラムダンクできるようになることを想像してみてください。 これは、重力の減少のおかげで跳躍能力が25%向上すると、膨大な数の人々に提供されることになるでしょう。

4つの基本的な物理的力の1つである重力は、特に経済学の分野で、人間がこれまでに行ったすべてのエンジニアリング企業に影響を与えます。 重力を計算し、関連する問題を解決できることは、物理科学の入門コースの基本的かつ不可欠なスキルです。

重力の力

重力が「何であるか」を正確に言うことはできませんが、重力を数学的に、および他の物理量と特性の観点から説明することは可能です。 重力は自然界の4つの基本的な力の1つであり、他の力は強い核力と弱い核力(原子内レベルで作用する)と電磁力です。 重力は4つの中で最も弱いですが、宇宙自体がどのように構造化されたかに多大な影響を及ぼします。

数学的には、ニュートン単位の重力(または同等にkg m / s)2)任意の2つの質量オブジェクト間M1 そしてM2 で区切られていますrメートルは次のように表されます。

F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

どこユニバーサル​ ​万有引力定数G​ = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.

重力の説明

マグニチュードg「巨大な」物体(つまり、銀河、星、惑星、衛星など)の重力場の大きさは、次の関係によって数学的に表されます。

g = \ frac {GM} {d ^ 2}

どこG定義したばかりの定数です。Mオブジェクトの質量であり、dは、オブジェクトとフィールドが測定されるポイントとの間の距離です。 の式を見るとわかりますFグラブ それgの方程式は、力の単位を質量で割ったものです。g本質的に重力方程式(Fグラブ)小さいオブジェクトの質量を考慮せずに。

変数gしたがって、加速度の単位があります。 地球の表面近くでは、地球の重力による加速度は毎秒9.8メートル、つまり9.8 m / sです。2. あなたが物理科学で遠くまで行くことに決めたなら、あなたはあなたが数えることができるより多くの回数この数字を見るでしょう。

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重力式による力

上記の2つのセクションの式を組み合わせると、関係が生成されます

F = mg

どこg= 9.8 m / s2 地球上で。 これはニュートンの第2運動法則の特殊なケースであり、

F = ma

重力加速度の公式は、質量を関連付けるいわゆるニュートン運動方程式で通常の方法で使用できます(m)、速度(v)、線形位置(バツ)、垂直位置(y)、加速(a)と時間(t). つまり、d​ = (1/2)​2、オブジェクトが時間内に移動する距離t与えられた加速度の力の下で一列に並んで、距離yオブジェクトは時間内に重力の下に落ちますt式によって生成されますd​ = (1/2)​gt2、または4.9t2 地球の重力の影響下にあるオブジェクトの場合。

チップ

  • 入門物理学では、自由落下を含む重力の問題を解決するように求められるとき、空気抵抗の影響を無視するように求められます。 実際には、工学または同様の分野を追求するかどうかを学ぶので、これらの効果はかなりのものです。

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