Gravitacija je jedna od temeljnih sila fizike. Najvažniji aspekt gravitacije je da je univerzalna: svi objekti imaju gravitacijsku silu koja privlači druge objekte. Sila gravitacije koja djeluje na bilo koji objekt ovisi o masi oba objekta i udaljenosti između njih.
Koraci
Dio 1 od 2: Izračunavanje sile teže između dva objekta
Korak 1. Definirajte jednadžbu za gravitacijsku silu koja privlači objekt, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Kako bi se pravilno izračunala gravitacijska sila na objekt, ova jednadžba uzima u obzir mase oba objekta i koliko su udaljeni objekti jedan od drugog. Varijable su definirane u nastavku.
- Žgrav je sila uzrokovana gravitacijom
- G je univerzalna gravitacijska konstanta 6,673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 je masa prvog objekta
- m2 je masa drugog objekta
- d je udaljenost između središta dvaju objekata
- Ponekad ćete umjesto slova d vidjeti slovo r. Oba simbola predstavljaju udaljenost između dva objekta.
Korak 2. Upotrijebite odgovarajuće mjerne jedinice
Za ovu jednadžbu morate koristiti mjerne jedinice. Masa objekata mora biti u kilogramima (kg), a udaljenost u metrima (m). Morate pretvoriti u ove jedinice prije nego nastavite s izračunom.
Korak 3. Odredite masu predmetnog predmeta
Za manje predmete možete ih vagati na vagi ili vagi kako biste odredili njihovu težinu u gramima. Za veće objekte morat ćete potražiti približnu masu u tablici ili na internetu. U fizičkim problemima općenito će vam se dati masa objekta.
Korak 4. Izmjerite udaljenost između dva objekta
Ako pokušavate izračunati silu gravitacije između objekta i zemlje, morate odrediti koliko je objekt udaljen od središta zemlje.
- Udaljenost od površine zemlje do središta iznosi približno 6,38 x 106 m.
- Na internetu možete pronaći tablice i druge izvore koji će vam pružiti približne udaljenosti središta zemlje do objekata na različitim visinama na površini.
Korak 5. Riješite jednadžbu
Nakon što definirate varijable svoje jednadžbe, možete ih uključiti i riješiti. Budite sigurni da su sve vaše jedinice mjerne i na pravoj ljestvici. Masa treba biti u kilogramima, a udaljenost u metrima. Riješite jednadžbu pravilnim redoslijedom operacija.
- Na primjer: Odredite silu gravitacije na osobu od 68 kg na površini zemlje. Masa zemlje je 5,98 x 1024 kg
- Pobrinite se da sve vaše varijable imaju odgovarajuće jedinice. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2, a d = 6,38 x 106 m
- Napišite svoju jednadžbu: Fgrav = (Gm1m2)/d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)]/(6,38 x 106)2
- Pomnožite mase dvaju objekata zajedno. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Pomnožite umnožak m1 i m2 gravitacijskom konstantom G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Kvadrirajte udaljenost između dva objekta. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Podijeli umnožak G x m1 x m2 po kvadratu udaljenosti da se pronađe sila gravitacije u Newtonima (N). 2,708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Sila gravitacije je 665 N.
Dio 2 od 2: Izračunavanje sile teže na Zemlji
Korak 1. Shvatite Newtonov drugi zakon gibanja, F = ma
Newtonov drugi zakon gibanja kaže da će svaki objekt ubrzati ako na njega djeluje mreža ili neuravnotežena sila. Drugim riječima, ako na objekt djeluje sila veća od sila koje djeluju u suprotnom smjeru, objekt će ubrzati u smjeru veće sile.
- Ovaj zakon se može sažeti s jednadžbom F = ma, gdje je F sila, m masa objekta, a a ubrzanje.
- Pomoću ovog zakona možemo izračunati silu gravitacije bilo kojeg objekta na površini zemlje, koristeći poznato ubrzanje uslijed gravitacije.
Korak 2. Upoznajte ubrzanje uslijed gravitacije na zemlji
Na Zemlji sila gravitacije uzrokuje ubrzanje objekata brzinom od 9,8 m/s2. Na zemljinoj površini možemo upotrijebiti pojednostavljenu jednadžbu Fgrav = mg za izračun sile teže.
Ako želite točniju aproksimaciju sile, još uvijek možete koristiti gornju jednadžbu, Fgrav = (GMZemljadoktor medicine2 za određivanje sile teže.
Korak 3. Upotrijebite odgovarajuće mjerne jedinice
Za ovu jednadžbu morate koristiti mjerne jedinice. Masa objekta mora biti u kilogramima (kg), a ubrzanje u metrima u sekundi na kvadrat (m/s)2). Morate pretvoriti u ove jedinice prije nego nastavite s izračunom.
Korak 4. Odredite masu predmetnog predmeta
Za manje predmete možete ih vagati na vagi ili vagi kako biste odredili njihovu težinu u kilogramima (kg). Za veće objekte morat ćete potražiti približnu masu u tablici ili na internetu. U fizičkim problemima općenito će vam se dati masa objekta.
Korak 5. Riješite jednadžbu
Nakon što definirate varijable svoje jednadžbe, možete ih uključiti i riješiti. Budite sigurni da su sve vaše jedinice mjerne i na pravoj ljestvici. Masa treba biti u kilogramima, a udaljenost u metrima. Riješite jednadžbu pravilnim redoslijedom operacija.
- Upotrijebimo istu jednadžbu odozgo i vidimo koliko je približna aproksimacija. Odredite silu gravitacije na osobu od 68 kg na površini zemlje.
- Pobrinite se da sve vaše varijable imaju odgovarajuće jedinice: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Napišite svoju jednadžbu. Žgrav = mg = 68*9,8 = 666 N.
- S F = mg, sila gravitacije iznosi 666 N, dok upotreba točnije jednadžbe daje silu od 665 N. Kao što vidite, te su vrijednosti gotovo identične.
Video - Korištenjem ove usluge neki se podaci mogu podijeliti s YouTubeom
Savjeti
- Ove dvije formule trebale bi dati isti rezultat, ali je kraća formula jednostavnija za korištenje pri raspravi o objektima na površini planeta.
- Upotrijebite prvu formulu ako ne znate ubrzanje uslijed gravitacije na planetu ili ako određujete silu gravitacije između dva vrlo velika objekta, poput Mjeseca i planeta.
