Гравитация - одна из фундаментальных сил физики. Самым важным аспектом гравитации является то, что она универсальна: все объекты обладают гравитационной силой, которая притягивает к себе другие объекты. Сила тяжести, действующая на любой объект, зависит от массы обоих объектов и расстояния между ними.
Шаги
Часть 1 из 2: Расчет силы тяжести между двумя объектами
Шаг 1. Определите уравнение силы тяжести, притягивающей объект, Fгравитация = (Gm1м2) / d2.
Чтобы правильно рассчитать гравитационную силу, действующую на объект, это уравнение учитывает массы обоих объектов и расстояние между объектами. Переменные определены ниже.
- Fгравитация сила тяжести
- G - универсальная гравитационная постоянная 6,673 x 10-11 Нм2/кг2
- м1 масса первого объекта
- м2 масса второго объекта
- d - расстояние между центрами двух объектов
- Иногда вы увидите букву r вместо буквы d. Оба символа обозначают расстояние между двумя объектами.
Шаг 2. Используйте правильные метрические единицы
Для этого конкретного уравнения вы должны использовать метрические единицы. Массы объектов должны быть указаны в килограммах (кг), а расстояние - в метрах (м). Вы должны преобразовать в эти единицы, прежде чем продолжить расчет.
Шаг 3. Определите массу рассматриваемого объекта
Для более мелких предметов вы можете взвесить их на весах или весах, чтобы определить их вес в граммах. Для более крупных объектов вам нужно будет найти приблизительную массу в таблице или в Интернете. В задачах по физике масса объекта обычно предоставляется вам.
Шаг 4. Измерьте расстояние между двумя объектами
Если вы пытаетесь вычислить силу тяжести между объектом и землей, вам необходимо определить, как далеко объект находится от центра Земли.
- Расстояние от поверхности земли до центра составляет примерно 6,38 х 106 м.
- Вы можете найти в Интернете таблицы и другие ресурсы, которые предоставят вам приблизительные расстояния от центра Земли до объектов на разных высотах на поверхности.
Шаг 5. Решите уравнение
После того, как вы определили переменные своего уравнения, вы можете подключить их и решить. Убедитесь, что все единицы измерения указаны в метрической системе и в правильном масштабе. Масса должна быть в килограммах, а расстояние в метрах. Решите уравнение, используя правильный порядок действий.
- Например: определить силу тяжести человека весом 68 кг на поверхности земли. Масса земли 5,98 х 1024 кг.
- Убедитесь, что все ваши переменные имеют правильные единицы измерения. м1 = 5,98 х 1024 кг, м2 = 68 кг, G = 6,673 x 10-11 Нм2/кг2, и d = 6,38 x 106 м
- Напишите уравнение: Fгравитация = (Gm1м2) / d2 = [(6,67 x 10-11) х 68 х (5,98 х 1024)] / (6,38 х 106)2
- Умножьте массы двух объектов вместе. 68 х (5,98 х 1024) = 4,06 х 1026
- Умножьте произведение m1 И м2 гравитационной постоянной G. (4,06 х 1026) х (6,67 х 10-11) = 2,708 х 1016
- Возведите расстояние между двумя объектами в квадрат. (6,38 х 106)2 = 4,07 х 1013
- Разделите произведение G x m1 х м2 на квадрат расстояния, чтобы найти силу тяжести в Ньютонах (Н). 2,708 х 1016/ 4,07 х 1013 = 665 Н
- Сила тяжести составляет 665 Н.
Часть 2 из 2: Расчет силы тяжести на Земле
Шаг 1. Понять второй закон движения Ньютона, F = ma
Второй закон движения Ньютона гласит, что любой объект будет ускоряться под действием чистой или неуравновешенной силы. Другими словами, если на объект действует сила, превышающая силы, действующие в противоположном направлении, объект будет ускоряться в направлении большей силы.
- Этот закон можно свести к уравнению F = ma, где F - сила, m - масса объекта, а a - ускорение.
- Используя этот закон, мы можем вычислить силу тяжести любого объекта на поверхности земли, используя известное ускорение свободного падения.
Шаг 2. Узнайте ускорение свободного падения на Земле
На Земле сила тяжести заставляет объекты ускоряться со скоростью 9,8 м / с.2. На земной поверхности мы можем использовать упрощенное уравнение Fгравитация = мг для расчета силы тяжести.
Если вам нужно более точное приближение силы, вы все равно можете использовать приведенное выше уравнение Fгравитация = (GMЗемлям) / д2 определить силу тяжести.
Шаг 3. Используйте правильные метрические единицы
Для этого конкретного уравнения вы должны использовать метрические единицы. Масса объекта должна быть в килограммах (кг), а ускорение - в метрах на секунду в квадрате (м / с2). Вы должны преобразовать в эти единицы, прежде чем продолжить расчет.
Шаг 4. Определите массу рассматриваемого объекта
Для более мелких предметов вы можете взвесить их на весах или весах, чтобы определить их вес в килограммах (кг). Для более крупных объектов вам нужно будет найти приблизительную массу в таблице или в Интернете. В задачах по физике масса объекта обычно предоставляется вам.
Шаг 5. Решите уравнение
После того, как вы определили переменные своего уравнения, вы можете подключить их и решить. Убедитесь, что все единицы измерения указаны в метрической системе и в правильном масштабе. Масса должна быть в килограммах, а расстояние в метрах. Решите уравнение, используя правильный порядок действий.
- Давайте воспользуемся тем же уравнением, что и выше, и посмотрим, насколько близко это приближение. Определите силу тяжести человека весом 68 кг на поверхности земли.
- Убедитесь, что все ваши переменные указаны в правильных единицах измерения: m = 68 кг, g = 9,8 м / с.2.
- Напишите свое уравнение. Fгравитация = мг = 68 * 9,8 = 666 Н.
- При F = mg сила тяжести равна 666 Н, тогда как использование более точного уравнения дает силу 665 Н. Как видите, эти значения почти идентичны.
Видео - с помощью этой службы некоторая информация может быть передана YouTube
подсказки
- Эти две формулы должны дать одинаковый результат, но более короткую формулу проще использовать при обсуждении объектов на поверхности планеты.
- Используйте первую формулу, если вы не знаете ускорение силы тяжести на планете или если вы определяете силу тяжести между двумя очень большими объектами, такими как луна и планета.
