Kako izračunamo silo teže

Vsebina

• Sila teže
• Pojasnjena teža
• Sila zaradi težnosti formule
• Nasveti

Gravitacija je povsod - tako dobesedno kot v vsakdanjem zavestnem početju ljudi okoli planeta. Težko ali nemogoče si je predstavljati, da bi živeli v svetu brez njegovih učinkov ali celo v takšnem, kjer je učinke uglasil "majhen" znesek - recimo "le" približno 25 odstotkov. No, predstavljajte si, da boste šli od tega, da ne bi mogli skočiti dovolj visoko, da bi se dotaknili košarkarskega platišča, visokega 10 metrov, do tega, da bi se lahko z lahkoto zaletel; tukaj gre za to, kaj bi 25-odstotni dobiček v skokovni sposobnosti zahvaljujoč zmanjšani gravitaciji zagotovil velikemu številu ljudi!

Ena od štirih osnovnih fizičnih sil gravitacija vpliva na vsa podjetja inženiringa, ki jih je človek kdajkoli začel izvajati, zlasti na področju ekonomije. Sposobnost izračunavanja sile gravitacije in reševanje s tem povezanih problemov je osnovna in bistvena spretnost na uvodnih tečajih fizikalne znanosti.

Sila teže

Nihče ne more natančno povedati, kaj je gravitacija, "vendar jo je mogoče opisati matematično in v smislu drugih fizikalnih količin in lastnosti. Gravitacija je ena od štirih temeljnih sil v naravi, ostale pa so močne in šibke jedrske sile (ki delujejo na intra-atomski ravni) in elektromagnetna sila. Gravitacija je najšibkejša od štirih, vendar ima ogromen vpliv na strukturo samega vesolja.

Matematično je sila gravitacije v Newtonih (ali enakovredno kg m / s)²) med kateri koli dve masni predmeti M₁ in M₂ ločeno z r metrov se izrazi kot:

F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

kje za univerzalni gravitacijska konstanta G = 6.67 × 10^-11 N m²/ kg².

Pojasnjena teža

Velikost g gravitacijskega polja katerega koli "masivnega" predmeta (to je galaksije, zvezde, planeta, lune itd.) je matematično izraženo z razmerjem:

g = frac {GM} {d ^ 2}

kje G je pravkar določena konstanta, M je masa predmeta in d je razdalja med objektom in točko, na kateri se meri polje. Lahko vidite, če pogledate izraz za F_grav da g ima enote sile deljeno z maso, saj je enačba za g je v bistvu sila gravitacijske enačbe (enačba za F_grav) brez upoštevanja mase manjšega predmeta.

Spremenljivka g zato ima enote pospeševanja. V bližini Zemlje je pospešek zaradi gravitacijske sile Zemlje 9,8 metra na sekundo ali 9,8 m / s². Če se boste odločili za fizične vede daleč, boste to številko videli večkrat, kot boste znali prešteti.

Sila zaradi težnosti formule

Če združite formule v zgornjih dveh razdelkih, nastane razmerje

F = mg

kje g = 9,8 m / s² na Zemlji. To je poseben primer drugega zakona gibanja Newtona, ki je

F = ma

Formulo gravitacijskega pospeška lahko uporabimo na običajen način s tako imenovanimi Newtonovimi enačbami gibanja, ki se nanašajo na maso (m), hitrost (v), linearni položaj (x), navpični položaj (y), pospešek (a) in čas (t). Se pravi, prav tako d = (1/2)ob², razdalja, ki jo bo predmet prehodil v času t v črti pod silo danega pospeška, razdalja y predmet bo v trenutku padel pod silo gravitacije t se pridobi z izrazom d = (1/2)gt²ali 4.9_t_² za predmete, ki spadajo pod vpliv gravitacije Zemlje.

Nasveti