Gravitația este peste tot - atât la propriu, cât și în acțiunile conștiente de zi cu zi ale oamenilor de pe planetă. Este dificil sau imposibil să ne imaginăm că trăim într-o lume lipsită de efectele sale sau chiar într-una în care efectele au fost modificate de o cantitate „mică” - să zicem „doar” aproximativ 25%. Ei bine, imaginați-vă că nu veți putea sări suficient de sus încât să atingeți o jantă de baschet de 10 metri înălțime, până la a putea trânti cu ușurință; cam asta înseamnă ceea ce un câștig de 25% în capacitatea de sărituri datorită gravitației reduse ar oferi un număr mare de oameni!
Una dintre cele patru forțe fizice fundamentale, gravitația influențează fiecare întreprindere de inginerie pe care oamenii au întreprins-o vreodată, în special în domeniul economiei. Abilitatea de a calcula forța gravitațională și de a rezolva problemele conexe este o abilitate de bază și esențială la cursurile introductive de științe fizice.
Forța gravitației
Nimeni nu poate spune exact ce este „gravitatea” gravitației, dar este posibil să o descriem matematic și în termeni de alte mărimi și proprietăți fizice. Gravitația este una dintre cele patru forțe fundamentale din natură, celelalte fiind forțele nucleare puternice și slabe (care funcționează la nivel intra-atomic) și forța electromagnetică. Gravitația este cea mai slabă dintre cele patru, dar are o influență enormă asupra modului în care a structurat universul în sine.
Matematic, forța de greutate în Newtoni (sau echivalent, kg m / s2) între oricare două obiecte de masăM1 șiM2 separat dermetri se exprimă ca:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
undeuniversal constanta de gravitatieG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Gravitatea explicată
Magnitudineaga câmpului gravitațional al oricărui obiect „masiv” (adică o galaxie, o stea, o planetă, o lună etc.) este exprimat matematic prin relația:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
UndeGeste constanta tocmai definită,Meste masa obiectului șideste distanța dintre obiect și punctul în care este măsurat câmpul. Puteți vedea uitându-vă la expresia pentruFgrav aceagare unități de forță împărțite la masă, deoarece ecuația pentrugeste în esență ecuația forței gravitației (ecuația pentruFgrav) fără a ține cont de masa obiectului mai mic.
Variabilagare deci unități de accelerație. Aproape de suprafața Pământului, accelerația datorată forței gravitaționale a Pământului este de 9,8 metri pe secundă pe secundă, sau 9,8 m / s2. Dacă decideți să mergeți departe în știința fizică, veți vedea această cifră de mai multe ori decât veți putea conta.
Forța datorată formulei gravitației
Combinarea formulelor din cele două secțiuni de mai sus produce relația
F = mg
Undeg= 9,8 m / s2 pe pamant. Acesta este un caz special al celei de-a doua legi a mișcării lui Newton, care este
F = ma
Formula accelerației gravitaționale poate fi utilizată în mod obișnuit cu așa-numitele ecuații newtoniene de mișcare care raportează masa (m), viteză (v), poziție liniară (X), pozitie verticala (y), accelerare (A) si timpul (t). Adică la feld = (1/2)la2, distanța pe care o va parcurge un obiect în timptîntr-o linie sub forța unei accelerații date, distanțayun obiect va cădea sub forța gravitației în timpteste cedat de expresied = (1/2)gt2sau 4.9t2 pentru obiectele care cad sub influența gravitației Pământului.
sfaturi
În fizica introductivă, când vi se cere să rezolvați problemele gravitaționale, inclusiv căderea liberă, vi se cere să ignorați efectele rezistenței aerului. În practică, aceste efecte sunt considerabile, deoarece veți afla dacă urmăriți ingineria sau un domeniu similar.