Tartalom
A gravitáció mindenütt megtalálható - szó szerint és a bolygó körül élő emberek mindennapi tudatos cselekedeteiben. Nehéz vagy lehetetlen elképzelni, hogy egy olyan világban éljünk, amely mentes a hatásaitól, vagy akár egy olyan világban is, ahol a hatásokat egy kicsi, például "csak" körülbelül 25 százaléknyi összeg kíséri. Nos, képzelje el, hogy nem képes elég magasra ugrni ahhoz, hogy megérintsen egy 10 láb magas kosárlabda felni, és így könnyedén becsaphat; erről szól, hogy a csökkentett gravitációnak köszönhetően a 25% -os ugrási képesség hatalmas számú embert tudna biztosítani!
A négy alapvető fizikai erő egyike, a gravitáció befolyásolja az összes mérnöki vállalkozást, amelyet az emberek valaha vállaltak, különösen a közgazdaságtan területén. A gravitációs erő kiszámítása és a kapcsolódó problémák megoldása alapvető és nélkülözhetetlen készség a bevezető testtudományi kurzusokon.
A gravitációs erő
Senki sem tudja pontosan megmondani, hogy mi a "gravitáció", de matematikailag és más fizikai mennyiségekkel és tulajdonságokkal leírható. A gravitáció egyike a természetben levő négy alapvető erőnek, a többi az erős és gyenge atomerők (amelyek atomon belül működnek) és az elektromágneses erő. A gravitáció a négy közül a leggyengébb, ám hatalmas befolyással van arra, hogy maga az univerzum hogyan strukturálódott.
Matematikailag a gravitációs erő newtonban (vagy azzal egyenértékűen, kg m / s)2) bármely két tömeg objektum között M1 és M2 elválasztva r a métert a következőképpen fejezik ki:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}hol a egyetemes gravitációs állandó G = 6.67 × 10-11 N m2/ kg2.
A gravitáció magyarázata
Nagysága g Bármely "hatalmas" objektum (azaz galaxis, csillag, bolygó, hold stb.) gravitációs mezőjének matematikai összefüggései vannak kifejezve:
g = frac {GM} {d ^ 2}ahol G az éppen meghatározott állandó, M a tárgy tömege és d a távolság az objektum és a mező mérési pontja között. Láthatja, ha megnézi a kifejezést Fgravitációs hogy g erőegységei osztva vannak tömeggel, mivel a g lényegében a gravitációs egyenlet erő (a Fgravitációs) anélkül, hogy a kisebb tárgy tömegét figyelembe vennék.
A változó g ezért gyorsulási egységekkel rendelkezik. A Föld felszíne közelében a Föld gravitációs ereje által okozott gyorsulás másodpercenként 9,8 m / s, vagyis 9,8 m / s2. Ha úgy dönt, hogy messzire menne a fizikatudományban, akkor többször látja ezt a számot, mint amennyit képes megszámolni.
Erő a gravitációs képlet miatt
A fenti két szakaszban szereplő képletek kombinációjával létrejön a kapcsolat
F = mgahol g = 9,8 m / s2 a földön. Ez a Newton mozgásjogi törvényének különleges esete, azaz
F = maA gravitációs gyorsulási képlet a szokásos módon használható az úgynevezett Newton-féle mozgási egyenletekkel, amelyek a tömeget mutatják (m), sebesség (v), lineáris helyzet (x), függőleges helyzet (y), gyorsulás (egy) és az idő (t). Vagyis ugyanúgy d = (1/2)nál nél2, az a távolság, amelyet egy objektum megtesz az időben t egy adott gyorsulás hatása alatt álló vonalban a távolság y egy tárgy idővel a gravitációs erő alá esik t kifejezést kapja d = (1/2)GT2, vagy 4.9_t_2 a Föld gravitációja alá tartozó tárgyakhoz.