Открытия сэра Исаака Ньютона произвели революцию в нашем понимании мира природы. Из всех его многочисленных вкладов одним из самых далеко идущих была его теория гравитации. Хотя гравитация - самая слабая из четырех основных сил, она также играет огромную роль в нашем повседневной жизни - потому что, как бы она ни была слаба, масса Земли настолько велика, что ее сила на нас очень сильный. Мы можем рассчитать силу гравитационного притяжения между двумя объектами, используя уравнения Ньютона.
Запишите уравнение Ньютона для гравитационной силы: F = G (M x m) / r в квадрате, где M - масса одного объекта, m - масса другого объекта, а r - расстояние между центрами двух массы. Например, если вы стоите на поверхности Земли, r - это расстояние от центра Земли до вас (или, если быть более точным, до вашего центра, но обычно такой уровень точности не требуется). G - универсальная постоянная. Это очень небольшое число: 6,67 x 10 ^ -11 ньютон-метров в квадрате на килограмм в квадрате. Единицы в конце константы сокращаются с единицами в уравнении, так что ваш ответ всегда будет в ньютонах, стандартной единице силы.
Определите расстояние между центрами двух объектов. если вы работаете над задачей викторины, вам, вероятно, дадут эту информацию. Если вы выполняете расчет для объекта на поверхности Земли или вблизи нее, вы можете использовать средний радиус Земли, 6 371 километр, и добавить высоту объекта над землей.
Определите массы двух объектов. Если Земля является одним из двух объектов, ее масса составляет 5,9736 x 10 ^ 24 килограммов - чрезвычайно большое число.
Подставьте эти числа в уравнение. Скажем, например, что ваш вес составляет 80 килограммов, и вы стоите на поверхности Земли. Если вы подставите все числа, указанные выше, в уравнение, вы получите следующее:
Сила = ((6,67 x 10 ^ -11 ньютон-метров в квадрате на килограмм в квадрате) * (5,9736 x 10 ^ 24 килограмма) * (80 килограммов)) / (6371 x 10 ^ 3 метра) в квадрате = 785,3 ньютона. Умножьте свой ответ в ньютонах на 0,224809, чтобы получить 177 фунтов - это фактически то, сколько вы весите. Обратите внимание, что вес - это всего лишь мера силы, поэтому, когда мы говорим о фунтах, мы на самом деле говорим о том, сколько силы оказывает на вас Земля, которая зависит от вашей массы.
Заметили что-нибудь интересное? Не только Земля воздействует на вас, но вы также воздействуете на Землю. Однако помните уравнение Ньютона для силы:
Если вы разделите силу, которую вы прилагаете к Земле (785,3 ньютона в нашем примере), на массу Земли, вы получите ускорение Земли из-за вашего гравитационное притяжение. Масса Земли настолько велика, что это ускорение смехотворно мало - фактически, для всех практических целей и целей оно ничтожно. Если вы разделите массу 785,3 ньютона на массу 80 кг, вы получите 9,81 метра в секунду в квадрате - очень существенное ускорение.