Jak obliczyć grawitację: 10 kroków

Siła grawitacji jest rozpatrywana w fizyce jeden z podstawowych interakcji. Najważniejszą właściwością siły grawitacyjnej jest to, że jest uniwersalne - wszystkie obiekty są przyciągane do siebie. Moc grawitacji wydajna między dwoma obiektami zależy od wielkości ich mas i odległości między nimi.

Kroki

Część 1 z 2:

Obliczanie przyciągania grawitacyjnej między dwoma obiektami

jeden. Zapisz równania dla siły grawitacyjnej, dzięki której obiekty są przyciągane do siebie: FA_Gerav = (Gm_jedenM₂) / D. Aby obliczyć siłę grawitacyjną, musisz znać mas interakcji obiektów i odległości między nimi. Zawarte w formule wielkości są wymienione poniżej.

FA_Gerav - siła grawitacji;
SOL - stała grawitacyjna, równa 6.673 x 10 Nm / kg;
M_jeden - masa pierwszego obiektu;
M₂ - masa drugiego obiektu;
RE - Odległość między centrami mas dwóch obiektów.
Czasami zamiast tego RE Użyj oznaczenia R. Obie znaki odpowiadają odległości między dwoma obiektami.

Obraz zatytułowany oblicz siłę grawitacji Krok 2

2. Użyj odpowiednich jednostek metrycznych pomiarów. W tym równaniu konieczne jest zastąpienie wartości wyrażonych w jednostkach metrycznych. Masa obiektów musi być wyrażona w kilogramach (kg), a odległość jest w metrach (m). Przed kontynuowaniem obliczeń jest to konieczne Tłumaczyć Wszystkie wartości w jednostkach metrycznych pomiarów.

Obraz zatytułowany oblicz siłę grawitacji Krok 3

3. Określ masę rozważanej obiektu. Ładne małe przedmioty mogą być ważone na skalach i znajdź ich wagę w kilogramach (kg). Masa większych obiektów można przeszukiwać w książkach referencyjnych lub w Internecie. Zazwyczaj masa jest podana w stanie problemu fizycznego.

Obraz zatytułowany oblicz siłę grawitacji Krok 4

cztery. Zmierzyć odległość między dwoma obiektami. Jeśli chcesz obliczyć moc grawitacji między dowolnym obiektem a ziemią, konieczne jest określenie odległości między tym tematem a centrum Ziemi.

Odległość od powierzchni ziemi do jego środka wynosi około 6,38 x 10 m.

W Internecie można znaleźć tabele i inne dane z informacjami o przybliżeniu odległości od środka Ziemi do elementów, które są na pewnej wysokości nad powierzchnią Ziemi.

Obraz zatytułowany oblicz siłę grawitacji Krok 5

pięć. Czy obliczenia. Po znalezieniu wartości wszystkich niezbędnych wartości powinny być podstawione do formuły i przeprowadzić obliczenia. Upewnij się, że wszystkie wartości są wyrażone w systemie metrycznym i właściwym jednostkom pomiaru. Masa powinna być zastąpiona w kilogramach, a odległość w metrach. Następnie wykonaj obliczenia we właściwej kolejności.

Rozważ przykład. Określ moc grawitacji, która działa na osobie ważąc 68 kg stojących na powierzchni ziemi. Waga ziemi wynosi 5,98 x 10 kg.

Upewnij się, że wszystkie wartości są wyrażone w odpowiednich jednostkach pomiarowych: M_jeden = 5,98 x 10 kg, M₂ = 68 kg, SOL = 6,673 x 10 Nm / kg, RE = 6,38 x 10 m.

Zapisz formułę: FA_Gerav = (Gm_jedenM₂) / D = [(6,67 x 10) x 68 x (5,98 x 10)] / (6,38 x 10).

Pomnóż masy dwóch obiektów: 68 x (5,98 x 10) = 4.06 x 10.

Pomnóż pracę M_jeden i M₂ na stałe grawitacyjne SOL: (4.06 x 10) x (6,67 x 10) = 2,708 x 10.

Zbuduj kwadratową odległość między dwoma obiektami: (6,38 x 10) = 4,07 x 10.

Wprowadź pracę G x m_jeden X m₂ Na kwadracie odległości, w wyniku uzyskania siły grawitacji w Newton (N): 2,708 x 10 / 4.07 x 10 = 665.

Tak więc siłę ciężkości wynosi 665.

Część 2 z 2:

Obliczanie grawitacyjnej atrakcji ziemi

jeden. Według drugiego prawa Newtona F = mA. Prawo twierdzi, że zgodnie z działaniem siły (lub innej niż zero równych wszystkich sił) ciało poruszy się przy przyspieszeniu. Innymi słowy, jeśli siła działająca na ciele nie jest zrównoważona przez inne siły, to ciało poruszy się przyspieszeniem w kierunku tej siły.

Prawo ta może być wyrażona jako równanie F = mA, Gdzie FA - siła, M - Masa ciała, ZA - przyspieszenie.
Zgodnie z tym równaniem i znaną wielkością przyspieszenia wolnego spadku, możliwe jest obliczenie siły grawitacji, która działa na dowolnym korpusie na powierzchni ziemi.

Obraz zatytułowany oblicz siłę grawitacji Krok 7

2. Dowiedz się o przyspieszeniu Free Fall. Na Ziemi Force Grawitacyjne powoduje przyspieszenie 9,8 m / s. Zatem siła grawitacji na powierzchni ziemi może być obliczona przez prostą formułę FA_Gerav = Mg.

Aby uzyskać dokładniejsze obliczenie siły grawitacyjnej, możesz użyć poprzedniego równania FA_Gerav = (Gm_ZiemiaM) / d.

Obraz zatytułowany oblicz siłę ciężkości Krok 8

3. Użyj środków systemowych metrycznych. W tym równaniu konieczne jest zastąpienie wartości wyrażonych w jednostkach metrycznych. Masa ciała musi być wyrażona w kilogramach (kg), a przyspieszenie - w metrach na sekundę na kwadracie (m / s). Przed obliczeniami jest konieczne Tłumaczyć Wszystkie wartości w jednostkach metrycznych pomiarów.

Obraz zatytułowany oblicz siłę grawitacji Krok 9

cztery. Określ masę zainteresowanego obiektu. Dość małe przedmioty mogą być ważone na skalach i określić ich masę w kilogramach (kg). Masa większych obiektów można przeszukiwać w książkach referencyjnych lub w Internecie. Zazwyczaj masa jest podana w stanie problemu fizycznego.

Obraz zatytułowany oblicz siłę ciężkości Krok 10

pięć. Wydać obliczenia. Po znalezieniu wartości wszystkich niezbędnych wartości powinny być podstawione do formuły i przeprowadzić obliczenia. Upewnij się, że wszystkie wartości są wyrażone w systemie metrycznym i właściwym jednostkom pomiaru. Masa powinna być zastąpiona w kilogramach, a odległość w metrach. Następnie wykonaj obliczenia we właściwej kolejności.

Wykonaj powyższe zadanie i zobacz, jak dokładne wyniki nadają tej formule. Definiujemy siłę ciężkości, która działa na osobie ważąc 68 kg, stojąc na powierzchni ziemi.

Upewniamy się, że wszystkie wartości są wyrażone w odpowiednich jednostkach pomiarowych: M = 68 kg, SOL = 9,8 m / s.

Piszemy formułę: FA_Gerav = Mg = 68 * 9,8 = 666.

Tak więc równanie F = mg daje siłę ciężkości 666 N, a dokładniejsza formuła zawiera wartość 665 n. Jak widać, te wartości są prawie takie same.

Rada

Dwa powyższe wzory powinny podać ten sam wynik, ale druga formuła jest łatwiejsza do użycia podczas rozważania obiektów na powierzchni planety.
Użyj pierwszej formuły, jeśli nie wiadomo, że przyspieszaj wolnego spadku na powierzchni planety lub konieczne jest określenie siły grawitacyjnej między dwoma dużymi obiektami, na przykład między planetem a jego satelitą.