Gravitácia je všade - a to doslova aj v každodenných vedomých činoch ľudí na celej planéte. Je ťažké alebo nemožné si predstaviť žiť vo svete bez jeho účinkov, alebo dokonca v takom, kde boli účinky vylepšené „malým“ množstvom - povedzme „iba“ asi 25 percentami. Predstavte si, že idete od toho, že nie ste schopní skákať dostatočne vysoko na to, aby ste sa dotkli basketbalového okraja vysokého 10 stôp, až po to, aby ste sa mohli ľahko buchnúť; to je o tom, čo by 25-percentný nárast skokových schopností vďaka zníženej gravitácii poskytlo obrovskému počtu ľudí!
Gravitácia, jedna zo štyroch základných fyzikálnych síl, ovplyvňuje každý strojársky podnik, aký kedy ľudia podnikli, najmä v oblasti ekonomiky. Schopnosť vypočítať gravitačnú silu a vyriešiť súvisiace problémy je základnou a základnou zručnosťou v úvodných kurzoch prírodovedných predmetov.
Sila gravitácie
Nikto nemôže presne povedať, čo „gravitácia“ je, ale je možné ju opísať matematicky a z hľadiska iných fyzikálnych veličín a vlastností. Gravitácia je jednou zo štyroch základných síl v prírode, ostatnými sú silné a slabé jadrové sily (ktoré pôsobia na intraatómovej úrovni) a elektromagnetická sila. Gravitácia je najslabšia zo všetkých štyroch, má však obrovský vplyv na to, ako štruktúroval samotný vesmír.
Matematicky sila gravitácie v Newtonoch (alebo ekvivalentne, kg m / s2) medzi ľubovoľnými dvoma hmotnými objektmiM1 aM2 oddelenérmerače sú vyjadrené ako:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
kdeuniverzálny gravitačná konštantaG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Gravitácia vysvetlená
Veľkosťggravitačného poľa ľubovoľného „masívneho“ objektu (tj. galaxie, hviezdy, planéty, mesiaca atď.) je vyjadrené matematicky vzťahom:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
kdeGje konštanta, ktorá je práve definovaná,Mje hmotnosť predmetu adje vzdialenosť medzi objektom a bodom, v ktorom sa pole meria. Uvidíte, keď sa pozriete na výraz preFgrav žegmá jednotky sily delené hmotnosťou, pretože rovnica pregje v podstate rovnica gravitačnej sily (rovnica preFgrav) bez zohľadnenia hmotnosti menšieho objektu.
Premennágmá preto jednotky zrýchlenia. V blízkosti povrchu Zeme je zrýchlenie spôsobené gravitačnou silou Zeme 9,8 metra za sekundu za sekundu alebo 9,8 m / s.2. Ak sa rozhodnete ísť vo fyzike ďaleko, uvidíte toto číslo viackrát, ako budete schopní spočítať.
Sila založená na gravitačnom vzorci
Kombináciou vzorcov v predchádzajúcich dvoch častiach vznikne vzťah
F = mg
kdeg= 9,8 m / s2 na Zemi. Toto je zvláštny prípad druhého Newtonovho zákona pohybu, ktorý je
F = ma
Vzorec gravitačného zrýchlenia je možné použiť obvyklým spôsobom s takzvanými newtonovskými pohybovými rovnicami, ktoré sa týkajú hmotnosti (m), rýchlosť (v), lineárna poloha (X), zvislá poloha (r), zrýchlenie (a) a čas (t). Teda rovnakod = (1/2)o2, vzdialenosť, ktorú objekt prejde v časetv priamke pod silou daného zrýchlenia vzdialenosťrpredmet časom spadne pod gravitačnú silutsa získa výrazomd = (1/2)gt2alebo 4.9t2 pre objekty spadajúce pod vplyv zemskej gravitácie.
Tipy
V úvodnej fyzike, keď sa od vás vyžaduje, aby ste vyriešili problémy s gravitáciou vrátane voľného pádu, musíte ignorovať účinky odporu vzduchu. V praxi sú tieto účinky značné, ako sa dozviete, ak sa budete venovať inžinierstvu alebo podobnému odboru.