Гравитацията е една от основните сили на физиката. Най -важният аспект на гравитацията е, че тя е универсална: всички обекти имат гравитационна сила, която привлича други обекти към тях. Силата на гравитацията, действаща върху всеки обект, зависи от масите на двата обекта и разстоянието между тях.
Стъпки
Част 1 от 2: Изчисляване на силата на тежестта между два обекта
Стъпка 1. Определете уравнението за силата на гравитацията, която привлича обект, Fграв = (Гм1м2)/д2.
За да се изчисли правилно гравитационната сила върху обект, това уравнение взема предвид масите на двата обекта и колко далеч са обектите един от друг. Променливите са дефинирани по -долу.
- Fграв е силата, дължаща се на гравитацията
- G е универсалната гравитационна константа 6.673 x 10-11 Нм2/килограма2
- м1 е масата на първия обект
- м2 е масата на втория обект
- d е разстоянието между центровете на два обекта
- Понякога ще видите буквата r вместо буквата d. И двата символа представляват разстоянието между двата обекта.
Стъпка 2. Използвайте подходящите метрични единици
За това конкретно уравнение трябва да използвате метрични единици. Масите на обектите трябва да са в килограми (kg), а разстоянието - в метри (m). Трябва да конвертирате в тези единици, преди да продължите с изчислението.
Стъпка 3. Определете масата на въпросния обект
За по -малки предмети можете да ги претеглите на кантар или везна, за да определите теглото им в грамове. За по-големи обекти ще трябва да потърсите приблизителната маса в таблица или онлайн. При физическите проблеми масата на обекта обикновено ще ви бъде предоставена.
Стъпка 4. Измерете разстоянието между двата обекта
Ако се опитвате да изчислите силата на гравитацията между обект и земята, трябва да определите колко далеч е обектът от центъра на земята.
- Разстоянието от повърхността на земята до центъра е приблизително 6,38 x 106 м.
- Можете да намерите таблици и други ресурси онлайн, които ще ви предоставят приблизителни разстояния от центъра на Земята до обекти на различни височини на повърхността.
Стъпка 5. Решете уравнението
След като сте определили променливите на вашето уравнение, можете да ги включите и разрешите. Уверете се, че всички ваши единици са в метрика и в правилната скала. Масата трябва да бъде в килограми, а разстоянието в метри. Решете уравнението, като използвате правилния ред на операции.
- Например: Определете силата на гравитацията върху 68 -килограмов човек на повърхността на земята. Масата на земята е 5,98 x 1024 килограма.
- Уверете се, че всичките ви променливи имат правилните единици. м1 = 5,98 x 1024 кг, м2 = 68 кг, G = 6.673 x 10-11 Нм2/килограма2и d = 6,38 x 106 м
- Напишете уравнението си: Fграв = (Гм1м2)/д2 = [(6,67 x 10-11) х 68 х (5,98 х 1024)]/(6,38 x 106)2
- Умножете масите на двата обекта заедно. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Умножете произведението на m1 и м2 чрез гравитационната константа G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Квадратирайте разстоянието между двата обекта. (6,38 x 106)2 = 4.07 x 1013
- Разделете произведението на G x m1 x m2 чрез разстоянието на квадрат, за да се намери силата на гравитацията в Нютони (N). 2.708 x 1016/4,07 х 1013 = 665 N
- Силата на гравитацията е 665 N.
Част 2 от 2: Изчисляване на силата на гравитацията на Земята
Стъпка 1. Разберете втория закон на движението на Нютон, F = ma
Вторият закон на Нютон за движение гласи, че всеки обект ще се ускори, когато се въздейства от мрежа или небалансирана сила. С други думи, ако върху обект действа сила, която е по -голяма от силите, действащи в обратна посока, обектът ще се ускори по посока на по -голямата сила.
- Този закон може да се обобщи с уравнението F = ma, където F е силата, m е масата на обекта, а a е ускорение.
- Използвайки този закон, можем да изчислим силата на гравитацията на всеки обект на повърхността на земята, използвайки известното ускорение, дължащо се на гравитацията.
Стъпка 2. Познайте ускорението, дължащо се на гравитацията на земята
На земята силата на гравитацията кара обектите да се ускоряват със скорост 9,8 m/s2. На земната повърхност можем да използваме опростеното уравнение Fграв = mg за изчисляване на силата на гравитацията.
Ако искате по -точно приближение на силата, все още можете да използвате горното уравнение, Fграв = (GMземям)/г2 за определяне на силата на тежестта
Стъпка 3. Използвайте подходящите мерни единици
За това конкретно уравнение трябва да използвате метрични единици. Масата на обекта трябва да бъде в килограми (kg), а ускорението трябва да е в метри в секунда на квадрат (m/s)2). Трябва да конвертирате в тези единици, преди да продължите с изчислението.
Стъпка 4. Определете масата на въпросния обект
За по -малки обекти можете да ги претеглите на кантар или везна, за да определите теглото му в килограми (kg). За по-големи обекти ще трябва да потърсите приблизителната маса в таблица или онлайн. При физическите проблеми масата на обекта обикновено ще ви бъде предоставена.
Стъпка 5. Решете уравнението
След като сте определили променливите на вашето уравнение, можете да ги включите и разрешите. Уверете се, че всичките ви единици са в метрика и в правилната скала. Масата трябва да бъде в килограми, а разстоянието в метри. Решете уравнението, като използвате правилния ред на операции.
- Нека използваме същото уравнение отгоре и да видим колко близо е приближението. Определете силата на гравитацията върху 68 -килограмов човек на повърхността на земята.
- Уверете се, че всичките ви променливи имат правилните единици: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Напишете уравнението си. Fграв = mg = 68*9,8 = 666 N.
- При F = mg силата на гравитацията е 666 N, докато използването на по -точното уравнение дава сила от 665 N. Както можете да видите, тези стойности са почти идентични.
Видео - С помощта на тази услуга може да се сподели част от информацията с YouTube
Съвети
- Тези две формули трябва да дадат същия резултат, но по -късата формула е по -проста за използване при обсъждане на обекти на повърхността на планетата.
- Използвайте първата формула, ако не знаете ускорението, дължащо се на гравитацията на планета, или ако определяте силата на гравитацията между два много големи обекта, като Луна и планета.
