Gravitācija ir visur - gan tiešā nozīmē, gan ikdienas apzinātās cilvēku darbībās visā planētā. Ir grūti vai neiespējami iedomāties dzīvi pasaulē bez tās sekām vai pat tādā, kur tās sekas bija “nelielas” summas - teiksim, “tikai” aptuveni 25 procenti. Nu, iedomājieties, kā no ne visai spējat izlēkt pietiekami augstu, lai pieskartos 10 pēdu augstam basketbola aplim, līdz spējat viegli nomierināties; tas ir apmēram tas, ko 25 procentu pieaugums lēciena spējā, pateicoties samazinātajai gravitācijai, nodrošinātu lielu skaitu cilvēku!
Viens no četriem galvenajiem fiziskajiem spēkiem, smaguma spēks, ietekmē katru inženiertehnisko uzņēmumu, kādu cilvēki jebkad ir uzņēmušies, it īpaši ekonomikas jomā. Spēja aprēķināt gravitācijas spēku un atrisināt ar to saistītās problēmas ir pamatmācība fizikas ievadkursos.
Smaguma spēks
Neviens nevar precīzi pateikt, kas ir gravitācija ", bet to ir iespējams aprakstīt matemātiski un citu fizisko lielumu un īpašību izteiksmē. Gravitācija ir viens no četriem pamatspēkiem dabā, pārējie ir spēcīgie un vājie kodolspēki (kas darbojas atomu iekšienē) un elektromagnētiskais spēks. Gravitācija ir vājākā no četrām, taču tai ir milzīga ietekme uz to, kā pats Visums to strukturēja.
Matemātiski gravitācijas spēks ņūtonos (vai ekvivalents, kg m / s2) starp jebkuriem diviem masas objektiemM1 unM2 atdalīts arrmetrus izsaka kā:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
kuruniversāls gravitācijas konstanteG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Smagums izskaidrots
Lielumsgjebkura "masīva" objekta (tas ir, galaktikas, zvaigznes, planētas, mēness utt.) gravitācijas lauka matemātiskā izteiksme ir sakarība:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
kurGir tikko definētā konstante,Mir objekta masa undir attālums starp objektu un punktu, kurā tiek mērīts lauks. To var redzēt, aplūkojot izteicienuFgrav togir spēka vienības dalītas ar masu, jo vienādojumsgbūtībā ir gravitācijas spēka vienādojums (vienādojumsFgrav), neņemot vērā mazākā objekta masu.
Mainīgaisgtāpēc ir paātrinājuma vienības. Netālu no Zemes virsmas paātrinājums, pateicoties Zemes gravitācijas spēkam, ir 9,8 metri sekundē sekundē jeb 9,8 m / s2. Ja jūs nolemjat iet tālu fizikas zinātnē, jūs redzēsiet šo skaitli vairāk reizes, nekā varēsiet saskaitīt.
Spēks gravitācijas formulas dēļ
Formulu apvienošana iepriekšējās divās sadaļās rada attiecības
F = mg
kurg= 9,8 m / s2 uz Zemes. Šis ir īpašs Ņūtona otrā kustības likuma gadījums, kas ir
F = ma
Gravitācijas paātrinājuma formulu var izmantot parastajā veidā ar tā sauktajiem Ņūtona kustības vienādojumiem, kas attiecas uz masu (m), ātrums (v), lineārā pozīcija (x), vertikālā pozīcija (y), paātrinājums (a) un laiku (t). Tas ir, tāpat kād = (1/2)plkst2, attālums, kuru objekts veiks laikātlīnijā zem noteikta paātrinājuma spēka - attālumsyobjekts laikā pakļausies gravitācijas spēkamtdod izteiksmed = (1/2)gt2vai 4.9t2 objektiem, kas nokrīt Zemes gravitācijas ietekmē.
Padomi
Ievada fizikā, kad jums tiek lūgts atrisināt smaguma problēmas, tostarp brīvo kritienu, tiek lūgts ignorēt gaisa pretestības ietekmi. Praksē šie efekti ir ievērojami, jo jūs uzzināsiet, ja nodarbojaties ar inženierzinātnēm vai līdzīgā jomā.