Descoperirile lui Sir Isaac Newton au revoluționat înțelegerea noastră despre lumea naturală. Dintre numeroasele sale contribuții, una dintre cele mai de anvergură a fost teoria gravitației sale. Deși gravitația este cea mai slabă dintre cele patru forțe majore, este și una care joacă un rol imens în noi viața de zi cu zi - pentru că oricât de slabă este, masa Pământului este atât de mare, încât atracția sa asupra noastră este foarte mare puternic. Putem calcula forța de atracție gravitațională între două obiecte folosind ecuațiile lui Newton.
Scrieți ecuația lui Newton pentru forța gravitațională, F = G (M x m) / r pătrat, unde M este masa lui un obiect, m este masa celuilalt obiect, iar r este distanța dintre centrele celor două masele. Dacă stai pe suprafața Pământului, de exemplu, r este distanța de la centrul Pământului la tine (sau la centrul tău, pentru a fi mai precis, dar de obicei nu este nevoie de acel nivel de precizie). G este o constantă universală. Este un număr foarte mic: 6,67 x 10 ^ -11 newton metri pătrat pe kilogram pătrat. Unitățile de la sfârșitul constantei se anulează cu unitățile din ecuație, astfel încât răspunsul dvs. să fie întotdeauna în newtoni, unitatea standard de forță.
Determinați distanța dintre centrele celor două obiecte. dacă lucrați la o problemă de test, probabil veți primi aceste informații. Dacă faceți un calcul pentru un obiect la sau lângă suprafața Pământului, puteți utiliza raza medie a Pământului, 6.371 de kilometri, și puteți adăuga înălțimea obiectului deasupra solului.
Determinați masele celor două obiecte. Dacă Pământul este unul dintre cele două obiecte, masa sa este de 5,9736 x 10 ^ 24 de kilograme - un număr extrem de mare.
Conectați aceste numere în ecuație. Să spunem, de exemplu, că greutatea ta este de 80 de kilograme și că stai pe suprafața Pământului. Dacă ați conectat toate numerele de mai sus în ecuație, ați avea următoarele:
Forța = ((6,67 x 10 ^ -11 newton metri pătrat pe kilogram pătrat) * (5,9736 x 10 ^ 24 kilograme) * (80 kilograme)) / (6371 x 10 ^ 3 metri) pătrat = 785,3 newtoni. Înmulțiți răspunsul dvs. în newtoni cu 0,224809 pentru a obține 177 de lire sterline - ceea ce este, de fapt, cât cântăriți. Rețineți că greutatea este doar o măsurare a forței, așa că atunci când spunem kilograme vorbim cu adevărat despre câtă forță exercită Pământul asupra dvs., care variază în funcție de masa dvs.
Observați ceva interesant? Pământul nu numai că exercită o forță asupra ta, ci și tu exerciți o forță asupra Pământului. Amintiți-vă totuși ecuația Newton pentru forță:
Dacă împărțiți forța pe care o exercitați pe Pământ (785,3 newtoni în exemplul nostru) la masa Pământului, veți obține accelerația Pământului datorită Forta gravitationala. Masa Pământului este atât de imensă încât această accelerație este ridicol de mică - de fapt, este neglijabilă din toate punctele de vedere practice. Cu toate acestea, dacă împărțiți masa de 785,3 newtoni la masa de 80 de kilograme, veți obține 9,81 metri pe secundă pătrat - o accelerație foarte substanțială.