Gravitacija je ena temeljnih sil fizike. Najpomembnejši vidik gravitacije je, da je univerzalna: vsi predmeti imajo gravitacijsko silo, ki privlači druge predmete. Gravitacijska sila, ki deluje na kateri koli predmet, je odvisna od mase obeh predmetov in razdalje med njima.
Koraki
1. del od 2: Izračun sile teže med dvema predmetoma
Korak 1. Določite enačbo za silo teže, ki privlači predmet, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Da bi pravilno izračunali gravitacijsko silo na predmet, ta enačba upošteva maso obeh predmetov in kako oddaljeni so predmeti drug od drugega. Spremenljivke so opredeljene spodaj.
- F.grav je sila zaradi gravitacije
- G je univerzalna gravitacijska konstanta 6,673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 je masa prvega predmeta
- m2 je masa drugega predmeta
- d je razdalja med središči dveh predmetov
- Včasih boste namesto črke d videli črko r. Oba simbola predstavljata razdaljo med obema objektoma.
Korak 2. Uporabite ustrezne merilne enote
Za to enačbo morate uporabiti metrične enote. Mase predmetov morajo biti v kilogramih (kg), razdalja pa v metrih (m). Preden nadaljujete z izračunom, se morate pretvoriti v te enote.
Korak 3. Določite maso zadevnega predmeta
Pri manjših predmetih jih lahko tehtate na tehtnici ali tehtnici, da določite njihovo težo v gramih. Pri večjih predmetih boste morali poiskati približno maso v tabeli ali na spletu. Pri fizikalnih težavah boste na splošno dobili maso predmeta.
Korak 4. Izmerite razdaljo med obema objektoma
Če poskušate izračunati silo teže med objektom in zemljo, morate ugotoviti, kako daleč je predmet od središča zemlje.
- Razdalja od zemeljske površine do središča je približno 6,38 x 106 m
- Na spletu lahko najdete tabele in druge vire, ki vam bodo dali približne razdalje središča zemlje do predmetov na različnih višinah na površini.
Korak 5. Rešite enačbo
Ko določite spremenljivke svoje enačbe, jih lahko priključite in rešite. Prepričajte se, da so vse vaše enote merilne in na pravi lestvici. Masa mora biti v kilogramih, razdalja pa v metrih. Rešite enačbo po pravilnem vrstnem redu operacij.
- Na primer: Določite silo teže na osebo 68 kg na površini zemlje. Masa zemlje je 5,98 x 1024 kg
- Prepričajte se, da imajo vse spremenljivke ustrezne enote. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2in d = 6,38 x 106 m
- Napišite svojo enačbo: F.grav = (Gm1m2)/d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)]/(6,38 x 106)2
- Pomnožite mase obeh predmetov skupaj. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Pomnožimo zmnožek m1 in m2 z gravitacijsko konstanto G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Kvadrirajte razdaljo med obema objektoma. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Delimo zmnožek G x m1 x m2 z razdaljo na kvadrat, da bi našli silo teže v Newtonih (N). 2,708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Sila gravitacije je 665 N.
2. del 2: Izračun sile teže na Zemlji
Korak 1. Razumeti drugi Newtonov zakon gibanja, F = ma
Newtonov drugi zakon gibanja pravi, da bo vsak predmet pospešil, če nanj deluje neto ali neuravnotežena sila. Z drugimi besedami, če sila deluje na predmet, ki je večji od sil, ki delujejo v nasprotni smeri, bo predmet pospešil v smeri večje sile.
- Ta zakon lahko povzamemo z enačbo F = ma, kjer je F sila, m je masa predmeta in a je pospešek.
- S tem zakonom lahko izračunamo silo teže vsakega predmeta na površini zemlje z uporabo znanega pospeška zaradi gravitacije.
Korak 2. Spoznajte pospešek zaradi gravitacije na zemlji
Na Zemlji sila gravitacije povzroči pospeševanje predmetov s hitrostjo 9,8 m/s2. Na zemeljski površini lahko uporabimo poenostavljeno enačbo Fgrav = mg za izračun sile teže.
Če želite natančnejši približek sile, lahko še vedno uporabite zgornjo enačbo, F.grav = (GMzemljom)/d2 določiti silo teže.
Korak 3. Uporabite ustrezne merilne enote
Za to enačbo morate uporabiti metrične enote. Masa predmeta mora biti v kilogramih (kg), pospešek pa v metrih na sekundo na kvadrat (m/s)2). Preden nadaljujete z izračunom, se morate pretvoriti v te enote.
Korak 4. Določite maso zadevnega predmeta
Za manjše predmete jih lahko tehtate na tehtnici ali tehtnici, da določite njihovo težo v kilogramih (kg). Pri večjih predmetih boste morali poiskati približno maso v tabeli ali na spletu. Pri fizikalnih težavah boste na splošno dobili maso predmeta.
Korak 5. Rešite enačbo
Ko določite spremenljivke svoje enačbe, jih lahko priključite in rešite. Prepričajte se, da so vse vaše enote merilne in na pravi lestvici. Masa mora biti v kilogramih, razdalja pa v metrih. Rešite enačbo po pravilnem vrstnem redu operacij.
- Uporabimo isto enačbo od zgoraj in poglejmo, kako blizu je približek. Določite silo teže na osebo 68 kg na površini zemlje.
- Prepričajte se, da imajo vse spremenljivke ustrezne enote: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Napišite svojo enačbo. F.grav = mg = 68*9,8 = 666 N.
- S F = mg je sila teže 666 N, medtem ko z uporabo natančnejše enačbe dobimo silo 665 N. Kot lahko vidite, so te vrednosti skoraj enake.
Video - z uporabo te storitve se lahko nekateri podatki delijo z YouTubom
Nasveti
- Ti dve formuli bi morali dati enak rezultat, vendar je krajša formula enostavnejša za uporabo pri razpravljanju o objektih na površini planeta.
- Uporabite prvo formulo, če ne poznate pospeška zaradi gravitacije na planetu ali če določite silo gravitacije med dvema zelo velikima objektoma, kot sta luna in planet.
