Gravitacija je jedna od temeljnih sila u fizici. Najvažniji aspekt gravitacije je da je univerzalna: svi objekti imaju gravitacijsku silu koja privlači druge objekte. Veličina gravitacijske sile ovisi o masi i udaljenosti između dva objekta.
Korak
Dio 1 od 2: Izračunavanje sile teže između dva objekta
Korak 1. Definirajte jednadžbu za gravitacijsku silu koja vuče objekt, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Kako bi se moglo izračunati gravitacijska sila objekta, ova jednadžba također uzima u obzir mase dvaju objekata i njihovu udaljenost jedan od drugog. Varijable jednadžbe opisane su u nastavku.
- Žgrav je gravitacijska sila
- 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 umjesto d pronađete slovo r. Ova dva simbola predstavljaju udaljenost između dva objekta.
Korak 2. Upotrijebite odgovarajuće mjerne jedinice
Za ovu jednadžbu morate koristiti mjerne jedinice. Masa predmeta mora biti u kilogramima (kg), a udaljenost između predmeta mora biti u metrima (m). Prije nastavka morate pretvoriti ove jedinice u metričke jedinice
Korak 3. Odredite masu predmetnog predmeta
Za male predmete možete ih izvagati kako biste odredili njihovu težinu u kilogramima. Za velike predmete približnu masu možete potražiti na stolu ili na internetu. U fizičkim problemima obično će se reći masa objekta.
Korak 4. Izmjerite udaljenost između dva objekta
Ako pokušavate izračunati gravitacijsku silu između objekta i zemlje, morate znati koliko je ovaj objekt udaljen od središta zemlje.
- Udaljenost od zemljine površine do središta zemlje je oko 6,38 x 106 m.
- Na internetu možete potražiti tablice ili druge izvore koji vam govore približnu udaljenost od središta zemlje do objekata na različitim visinama na površini zemlje.
Korak 5. Dovršite izračun
Ako ste definirali varijable u jednadžbi, slobodno ih unesite radi rješavanja. Provjerite jesu li sve varijable u metričkim jedinicama i jesu li pravilno prilagođene. Masa mora biti u kilogramima, a udaljenost u metrima. Riješite jednadžbe ispravnim redoslijedom izračuna.
- Na primjer, odredite gravitacijsku silu osobe čija je masa 68 kg iznad zemljine površine. Zemljina masa je 5,98 x 1024 kg
- Provjerite jesu li sve varijable u ispravnim jedinicama. m1 = 5, 98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2, i 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 koji se uzimaju u obzir. 68 x (5, 98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Pomnožite rezultat m1 i m2 s 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 rezultat G x m1 x m2 udaljenošću na kvadrat za dobivanje gravitacijske sile u Newtonima (N). 2, 708 x 1016/4, 07 x 1013 = 665 N
- Gravitacijska sila mu je 665 N.
Dio 2 od 2: Izračunavanje sile teže na Zemlji
Korak 1. Shvatite Newtonov drugi zakon, F = ma
Newtonov drugi zakon kaže da je ubrzanje objekta izravno proporcionalno neto sili koja na njega djeluje i obrnuto proporcionalno njegovoj masi. Drugim riječima, ako je sila koja djeluje na objekt veća od sile koja djeluje u suprotnom smjeru, objekt će se kretati s jačom silom.
- Taj se zakon može sažeti jednadžbom F = ma, gdje je F sila, m masa objekta, a a ubrzanje.
- Zahvaljujući ovom zakonu možemo izračunati gravitacijsku silu svih objekata na površini zemlje, koristeći poznato ubrzanje uslijed gravitacije.
Korak 2. Pronađite ubrzanje zbog Zemljine teže
Na Zemlji sila gravitacije uzrokuje ubrzanje svih objekata za 9,8 m/s2. Na zemljinoj površini možemo upotrijebiti pojednostavljenu jednadžbu: Fgrav = mg za izračun gravitacijske sile.
Ako želite znati precizniji broj gravitacijskih sila, još uvijek možete koristiti formulu u prethodnom koraku, Fgrav = (GMZemljadoktor medicine2 za određivanje gravitacijske sile.
Korak 3. Upotrijebite odgovarajuće mjerne jedinice
Za ovu jednadžbu morate koristiti mjerne jedinice. Masa predmeta mora biti u kilogramima (kg), a udaljenost između predmeta mora biti u metrima (m). Prije nastavka morate pretvoriti ove jedinice u metričke jedinice.
Korak 4. Odredite masu predmetnog predmeta
Za male predmete možete ih izvagati kako biste odredili njihovu težinu u kilogramima. Za velike predmete, približnu masu možete potražiti na stolu ili na internetu. U fizičkim problemima obično će se reći masa objekta.
Korak 5. Dovršite izračun
Ako ste definirali varijable u jednadžbi, slobodno ih unesite radi rješavanja. Provjerite jesu li sve varijable u metričkim jedinicama i jesu li pravilno prilagođene. Masa mora biti u kilogramima, a udaljenost u metrima. Riješite jednadžbe ispravnim redoslijedom izračuna.
- Pokušajmo koristiti jednadžbu u prethodnom koraku i vidjeti koliko su blizu rezultati. Odredite gravitacijsku silu osobe mase 68 kg na površini zemlje.
- Provjerite jesu li sve varijable u ispravnim jedinicama: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Zapišite formulu. Žgrav = mg = 68*9, 8 = 666 N.
- Koristeći formulu F = mg gravitacijska sila iznosi 666 N, dok je rezultat formule u prethodnom koraku 665 N. Kao što vidite, dva su rezultata gotovo jednaka.
Savjeti
- Ove dvije formule trebale bi dati isti odgovor, ali je kraću i jednostavniju formulu lakše koristiti prilikom rasprave o objektima na površini planeta.
- Upotrijebite prvu formulu ako ne znate ubrzanje uslijed gravitacije na planetu ili računate gravitacijsku silu između dva vrlo velika objekta, poput Mjeseca ili planeta.
