Gravitacija je povsod - tako dobesedno kot v vsakdanjem zavednem početju ljudi po vsem planetu. Težko ali nemogoče si je predstavljati življenje v svetu brez njegovih učinkov ali celo v takem, kjer so učinke prilagodili za "majhno" količino - recimo "le" približno 25 odstotkov. No, predstavljajte si, da ne boste mogli povsem visoko skočiti, da bi se dotaknili 10 metrov visokega košarkarskega platišča, do tega, da boste z lahkoto udarili; to je približno tisto, kar bi 25-odstotni dobiček v sposobnosti skakanja zaradi zmanjšane gravitacije zagotovil velikemu številu ljudi!
Ena od štirih temeljnih fizikalnih sil gravitacija vpliva na vsako inženirsko podjetje, ki so se ga ljudje kdaj koli lotili, zlasti na področju ekonomije. Znanje izračuna sile gravitacije in reševanja sorodnih problemov je osnovna in bistvena veščina uvodnih tečajev fizike.
Sila gravitacije
Nihče ne more natančno reči, kaj gravitacija "je", vendar jo je mogoče opisati matematično in z vidika drugih fizikalnih količin in lastnosti. Gravitacija je ena od štirih temeljnih sil v naravi, druge pa so močne in šibke jedrske sile (ki delujejo na znotrajatomski ravni) in elektromagnetne sile. Gravitacija je najšibkejša od štirih, vendar ima velik vpliv na to, kako je vesolje samo strukturirano.
Matematično sila teže v Newtonih (ali enakovredno kg m / s2) med katerima koli dvema masnima predmetomaM1 inM2 ločeni zrmetrov je izražena kot:
F_ {grav} = \ frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
kje zauniverzalni gravitacijska konstantaG = 6.67 × 10-11 N m2/kg2.
Pojasnjena gravitacija
Velikostggravitacijskega polja katerega koli "masivnega" predmeta (to je galaksije, zvezde, planeta, lune itd.) je matematično izraženo z razmerjem:
g = \ frac {GM} {d ^ 2}
kjeGje ravno definirana konstanta,Mje masa predmeta indje razdalja med predmetom in točko, na kateri se meri polje. To lahko vidite, če pogledate izraz zaFgrav togima enote sile, deljene z maso, saj enačba zagje v bistvu enačba sile teže (enačba zaFgrav) brez upoštevanja mase manjšega predmeta.
Spremenljivkagzato ima enote pospeška. V bližini površine Zemlje je pospešek zaradi gravitacijske sile Zemlje 9,8 metra na sekundo na sekundo ali 9,8 m / s2. Če se odločite za fizikalno znanost daleč, boste to številko videli večkrat, kot jo boste lahko prešteli.
Sila zaradi gravitacijske formule
Združitev formul v zgornjih dveh odsekih ustvarja razmerje
F = mg
kjeg= 9,8 m / s2 na Zemlji. To je poseben primer Newtonovega drugega zakona gibanja, ki je
F = ma
Formulo gravitacijskega pospeška lahko uporabimo na običajen način s tako imenovanimi Newtonovimi enačbami gibanja, ki povezujejo maso (m), hitrost (v), linearni položaj (x), navpični položaj (y), pospešek (a) in čas (t). Se pravi, tako kotd = (1/2)ob2, razdalja, ki jo bo predmet prepotoval v časutv črti pod silo danega pospeška razdaljaypredmet bo sčasoma padel pod gravitacijsko silotdobimo z izrazomd = (1/2)gt2ali 4.9t2 za predmete, ki spadajo pod vpliv Zemljine gravitacije.
Nasveti
V uvodni fiziki, ko boste pozvani, da rešite težave z gravitacijo, vključno s prostim padom, morate prezreti učinke zračnega upora. V praksi so ti učinki precejšnji, saj boste izvedeli, če se ukvarjate z inženirstvom ali podobnim področjem.