Cách tính lực hấp dẫn

NộI Dung

• Lực hấp dẫn
• Trọng lực giải thích
• Lực do công thức trọng lực
• Lời khuyên

Trọng lực có ở khắp mọi nơi - cả nghĩa đen và trong hoạt động ý thức hàng ngày của mọi người trên khắp hành tinh. Thật khó hoặc không thể tưởng tượng được việc sống trong một thế giới không có các hiệu ứng của nó, hoặc thậm chí ở một nơi mà các hiệu ứng được điều chỉnh bởi một lượng "nhỏ" - nói, "chỉ" khoảng 25 phần trăm. Chà, hãy tưởng tượng bạn đi từ không hoàn toàn có thể nhảy đủ cao để chạm vào vành bóng rổ cao 10 feet để có thể trượt một cách dễ dàng; đây là về mức tăng 25% trong khả năng nhảy vọt nhờ lực hấp dẫn giảm bớt sẽ cung cấp cho rất nhiều người!

Một trong bốn lực vật lý cơ bản, lực hấp dẫn ảnh hưởng đến mọi doanh nghiệp kỹ thuật mà con người từng đảm nhận, đặc biệt là trong lĩnh vực kinh tế. Có thể tính toán lực hấp dẫn và giải quyết các vấn đề liên quan là một kỹ năng cơ bản và cần thiết trong các khóa học khoa học vật lý nhập môn.

Lực hấp dẫn

Không ai có thể nói chính xác "trọng lực" là gì, nhưng có thể mô tả nó về mặt toán học và về các đại lượng và tính chất vật lý khác. Trọng lực là một trong bốn lực cơ bản trong tự nhiên, các lực khác là lực hạt nhân mạnh và yếu (hoạt động ở cấp độ nguyên tử) và lực điện từ. Trọng lực là yếu nhất trong bốn loại, nhưng có ảnh hưởng rất lớn đến cách cấu trúc vũ trụ.

Về mặt toán học, lực hấp dẫn trong Newton (hoặc tương đương, kg m / s²) giữa bất kỳ hai đối tượng khối lượng M₁ và M₂ cách nhau bởi r mét được thể hiện là:

F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

nơi phổ cập hằng số hấp dẫn G = 6.67 × 10^-11 N m²/Kilôgam².

Trọng lực giải thích

Độ lớn g của trường hấp dẫn của bất kỳ vật thể "khổng lồ" nào (nghĩa là một thiên hà, ngôi sao, hành tinh, mặt trăng, v.v.) được biểu thị bằng toán học bởi mối quan hệ:

g = frac {GM} {d ^ 2}

Ở đâu G là hằng số vừa được định nghĩa, M là khối lượng của vật và Cười mở miệng là khoảng cách giữa đối tượng và điểm tại đó trường được đo. Bạn có thể thấy bằng cách nhìn vào biểu thức cho ĐỤ_grav cái đó g có đơn vị lực chia cho khối lượng, vì phương trình cho g thực chất là lực của phương trình trọng lực (phương trình cho ĐỤ_grav) mà không chiếm khối lượng của vật nhỏ hơn.

Biến g do đó có đơn vị gia tốc. Gần bề mặt Trái đất, gia tốc do lực hấp dẫn của Trái đất là 9,8 mét mỗi giây, hoặc 9,8 m / s². Nếu bạn quyết định tiến xa trong khoa học vật lý, bạn sẽ thấy con số này nhiều lần hơn bạn sẽ có thể đếm được.

Lực do công thức trọng lực

Kết hợp các công thức trong hai phần trên tạo ra mối quan hệ

F = mg

Ở đâu g = 9,8 m / s² trên trái đất. Đây là trường hợp đặc biệt của định luật chuyển động thứ hai của Newton, đó là

F = ma

Công thức gia tốc trọng lực có thể được sử dụng theo cách thông thường với các phương trình chuyển động được gọi là Newton liên quan đến khối lượng (m), vận tốc (v), vị trí tuyến tính (x), vị trí thẳng đứng (y), sự tăng tốc (một) và thời gian (t). Đó là, giống như Cười mở miệng = (1/2)tại², khoảng cách một vật thể sẽ đi trong thời gian t trong một đường dưới lực gia tốc cho trước, khoảng cách y một vật sẽ rơi xuống dưới lực hấp dẫn trong thời gian t được mang lại bởi biểu thức Cười mở miệng = (1/2)gt²hoặc 4,9_t_² cho các vật thể rơi dưới ảnh hưởng của trọng lực Trái đất.

Lời khuyên