Gravitacija yra visur - ir tiesiogine prasme, ir kasdieniuose sąmoninguose žmonių veiksmuose visoje planetoje. Sunku ar neįmanoma įsivaizduoti gyvenimą pasaulyje, kuriame nėra jo padarinių, ar net tokiame, kur padarinius pakoregavo „maža“ suma - tarkime, „tik“ apie 25 proc. Na, įsivaizduokite save iš ne visai sugebančio peršokti pakankamai aukštai, kad paliestumėte 10 pėdų aukščio krepšinio ratlankį, nuo to, kad galėsite lengvai užgriūti; tai yra tai, ką 25 procentų padidėjęs šuolių sugebėjimas dėl sumažėjusio sunkumo suteiktų daugybę žmonių!
Viena iš keturių pagrindinių fizinių jėgų, gravitacija, daro įtaką kiekvienai inžinerijos įmonei, kurios žmonės kada nors ėmėsi, ypač ekonomikos srityje. Gebėjimas apskaičiuoti sunkio jėgą ir išspręsti susijusias problemas yra pagrindinis ir būtinas įvadinių fizinių mokslų kursų įgūdis.
Gravitacijos jėga
Niekas negali tiksliai pasakyti, kas yra „gravitacija“, tačiau jį galima apibūdinti matematiškai, atsižvelgiant į kitus fizikinius dydžius ir savybes. Gravitacija yra viena iš keturių pagrindinių jėgų gamtoje, kitos yra stiprios ir silpnos branduolinės jėgos (veikiančios vidiniame atominiame lygyje) ir elektromagnetinė jėga. Gravitacija yra silpniausia iš keturių, tačiau daro didžiulę įtaką pačios visatos struktūrizavimui.
Matematiškai gravitacijos jėga niutonais (arba lygiaverčiai, kg m / s2) tarp bet kokių dviejų masės objektųM1 irM2 atskirtarmetrai išreiškiami taip:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
kurUniversalus gravitacijos konstantaG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Gravitacija paaiškinta
Dydisgbet kurio „masyvaus“ objekto (t. y. galaktikos, žvaigždės, planetos, mėnulio ir kt.) gravitacijos lauko matematiškai išreiškiamas santykiu:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
kurGyra ką tik apibrėžta konstanta,Myra objekto masė irdyra atstumas tarp objekto ir taško, kuriame matuojamas laukas. Galite pamatyti žiūrėdami į išraiškąFgrav kadgturi jėgos vienetus, padalytus iš masės, nes lygtisgiš esmės yra sunkio jėgos lygties jėga (Fgrav), neįskaitant mažesnio objekto masės.
Kintamasisgtodėl turi pagreičio vienetus. Netoli Žemės paviršiaus pagreitis dėl žemės traukos jėgos yra 9,8 metrai per sekundę per sekundę arba 9,8 m / s2. Jei nuspręsite toli pažinti fizikos mokslus, šią figūrą pamatysite daugiau kartų, nei galėsite suskaičiuoti.
Jėga dėl gravitacijos formulės
Sujungus ankstesnių dviejų skyrių formules, gaunamas ryšys
F = mg
kurg= 9,8 m / s2 žemėje. Tai yra ypatingas antrojo Niutono judėjimo dėsnio atvejis, kuris yra
F = ma
Gravitacijos pagreičio formulė gali būti naudojama įprastu būdu su vadinamosiomis Niutono judėjimo lygtimis, susiejančiomis masę (m), greitis (v), linijinė padėtis (x), vertikali padėtis (y), pagreitis (a) ir laikas (t). Tai yra lygiai taip patd = (1/2)prie2, atstumas, kurį objektas nuvažiuos laikettiesėje, veikiančioje duoto pagreičio jėgą, atstumasyobjektas laike pateks į gravitacijos jėgątgaunama išraiškad = (1/2)gt2arba 4.9t2 objektams, patekusiems į Žemės traukos įtaką.
Patarimai
Įvadinėje fizikoje, kai jūsų prašoma išspręsti sunkumo problemas, įskaitant laisvąjį kritimą, jūsų prašoma nepaisyti oro pasipriešinimo. Praktiškai šis poveikis yra didelis, nes jūs sužinosite, jei tęsite inžineriją ar panašią sritį.