Gravitacija je ena temeljnih sil fizike. Najpomembnejši vidik gravitacije je, da je univerzalna: vsi predmeti imajo gravitacijsko silo, ki privlači druge predmete. Velikost gravitacijske sile je odvisna od mase in razdalje med obema objektoma.
Korak
1. del od 2: Izračun sile teže med dvema objektoma
Korak 1. Določite enačbo gravitacijske sile, ki vleče predmet, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Da bi lahko izračunali gravitacijsko silo predmeta, ta enačba upošteva tudi masi obeh predmetov in njuni razdalji drug od drugega. Spodaj so opisane spremenljivke enačb.
- F.grav je gravitacijska sila
- 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 obeh predmetov
- Včasih namesto d najdete črko r. Ta dva simbola predstavljata razdaljo med obema objektoma.
Korak 2. Uporabite ustrezne merilne enote
Za to enačbo morate uporabiti metrične enote. Masa predmeta mora biti v kilogramih (kg), razdalja med predmeti pa v metrih (m). Preden nadaljujete, morate te enote pretvoriti v metrične enote
Korak 3. Določite maso zadevnega predmeta
Pri majhnih predmetih jih lahko tehtate, da določite njihovo težo v kilogramih. Pri velikih predmetih lahko približno maso poiščete na mizi ali v internetu. Pri fizikalnih težavah se običajno pove masa telesa.
Korak 4. Izmerite razdaljo med obema objektoma
Če poskušate izračunati gravitacijsko silo med objektom in zemljo, morate vedeti, kako daleč je ta predmet od središča zemlje.
- Razdalja od zemeljske površine do središča zemlje je približno 6,38 x 106 m
- Na internetu lahko poiščete tabele ali druge vire, ki vam povejo približno razdaljo od središča zemlje do predmetov na različnih višinah na zemeljski površini.
Korak 5. Dokončajte izračun
Če ste v enačbi definirali spremenljivke, jih vnesite za rešitev. Prepričajte se, da so vse spremenljivke v metričnih enotah in da so ustrezno prilagojene. Masa mora biti v kilogramih, razdalja pa v metrih. Rešite enačbe v pravilnem vrstnem redu izračunov.
- Na primer, določite gravitacijsko silo osebe, katere masa je 68 kg nad zemeljsko površino. Masa Zemlje je 5,98 x 1024 kg
- Prepričajte se, da so vse spremenljivke v pravilnih enotah. 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, ki se upoštevata. 68 x (5, 98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Rezultat pomnožite z 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
- Delite rezultat G x m1 x m2 z razdaljo na kvadrat za pridobitev gravitacijske sile v Newtonih (N). 2, 708 x 1016/4, 07 x 1013 = 665 N
- Njegova gravitacijska sila je 665 N.
2. del 2: Izračun sile teže na Zemlji
Korak 1. Razumeti Newtonov drugi zakon, F = ma
Newtonov drugi zakon pravi, da je pospešek predmeta neposredno sorazmeren z neto silo, ki deluje nanj, in obratno sorazmerna z njegovo maso. Z drugimi besedami, če je sila, ki deluje na predmet, večja od sile, ki deluje v nasprotni smeri, se bo predmet premikal z močnejšo silo.
- Ta zakon lahko povzamemo z enačbo F = ma, kjer je F sila, m je masa predmeta in a je pospešek.
- Zahvaljujoč temu zakonu lahko izračunamo gravitacijsko silo vseh predmetov na zemeljski površini z uporabo znanega pospeška zaradi gravitacije.
Korak 2. Poiščite pospešek zaradi Zemljine teže
Na Zemlji sila gravitacije povzroči, da se vsi predmeti pospešijo za 9,8 m/s2. Na zemeljski površini lahko uporabimo poenostavljeno enačbo: Fgrav = mg za izračun gravitacijske sile.
Če želite vedeti natančnejše število gravitacijskih sil, lahko še vedno uporabite formulo v prejšnjem koraku, Fgrav = (GMZemljam)/d2 za določitev gravitacijske sile.
Korak 3. Uporabite ustrezne merilne enote
Za to enačbo morate uporabiti metrične enote. Masa predmeta mora biti v kilogramih (kg), razdalja med predmeti pa v metrih (m). Preden nadaljujete, morate te enote pretvoriti v metrične enote.
Korak 4. Določite maso zadevnega predmeta
Pri majhnih predmetih jih lahko tehtate, da določite njihovo težo v kilogramih. Pri velikih predmetih lahko približno maso poiščete na mizi ali v internetu. Pri fizikalnih težavah se običajno pove masa telesa.
Korak 5. Dokončajte izračun
Če ste v enačbi določili spremenljivke, jih vnesite za rešitev. Prepričajte se, da so vse spremenljivke v metričnih enotah in da so ustrezno prilagojene. Masa mora biti v kilogramih, razdalja pa v metrih. Rešite enačbe v pravilnem vrstnem redu izračunov.
- Poskusimo uporabiti enačbo v prejšnjem koraku in poglejmo, kako blizu so rezultati. Določite gravitacijsko silo osebe z maso 68 kg na zemeljski površini.
- Prepričajte se, da so vse spremenljivke v pravilnih enotah: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Zapišite formulo. F.grav = mg = 68*9, 8 = 666 N.
- Z uporabo formule F = mg je gravitacijska sila 666 N, rezultat formule v prejšnjem koraku pa 665 N. Kot lahko vidite, sta dva rezultata skoraj enaka.
Nasveti
- Ti dve formuli bi morali dati enak odgovor, vendar je krajšo in enostavnejšo formulo lažje uporabiti pri razpravljanju o objektih na površini planeta.
- Uporabite prvo formulo, če ne poznate pospeška zaradi gravitacije na planetu ali računate gravitacijsko silo med dvema zelo velikima objektoma, kot sta luna ali planeti.
