Загрузить PDF
Загрузить PDF
Сила гравитации считается в физике одним из фундаментальных взаимодействий. Наиболее важным свойством силы гравитации является то, что она универсальна — все предметы притягиваются друг к другу. [1] X Источник информации Действующая между двумя объектами сила гравитации зависит от величины их масс и расстояния между ними. [2] X Источник информации
Шаги
-
Запишите уравнения для силы гравитации, с которой объекты притягиваются друг к другу: F грав = (Gm 1 m 2 )/d 2 . [3] X Источник информации Для расчета гравитационной силы необходимо знать массы взаимодействующих объектов и расстояние между ними. Входящие в формулу величины перечислены ниже.
- F грав — сила гравитации;
- G — гравитационная постоянная, равная 6,673 x 10 -11 Нм 2 /кг 2 ; [4] X Источник информации
- m 1 — масса первого объекта;
- m 2 — масса второго объекта;
- d — расстояние между центрами масс двух объектов.
- Иногда вместо d используют обозначение r . Оба символа соответствуют расстоянию между двумя объектами.
-
Используйте соответствующие метрические единицы измерения. В данное уравнение следует подставлять величины, выраженные в метрических единицах. Масса объектов должна быть выражена в килограммах (кг), а расстояние — в метрах (м). Прежде чем приступить к вычислениям, необходимо перевести все величины в метрические единицы измерения.
-
Определите массу рассматриваемого объекта. Достаточно мелкие предметы можно взвесить на весах и найти их вес в килограммах (кг). Массу более крупных объектов можно поискать в справочниках или интернете. Обычно масса дается в условии физической задачи.
-
Измерьте расстояние между двумя объектами. Если вы хотите вычислить силу гравитации между каким-либо предметом и Землей, необходимо определить расстояние между этим предметом и центром Земли. [5] X Источник информации
- Расстояние от поверхности Земли до ее центра составляет около 6,38 x 10 6 м. [6] X Источник информации
- В интернете можно найти таблицы и другие данные с информацией о примерных расстояниях от центра Земли до предметов, которые находятся на определенной высоте над поверхностью Земли. [7] X Источник информации
-
Проделайте вычисления. После того как вы найдете значения всех необходимых величин, их следует подставить в формулу и провести вычисления. Проследите, чтобы все величины были выражены в метрической системе и правильных единицах измерения. Массу следует подставлять в килограммах, а расстояние в метрах. После этого проделайте вычисления в правильном порядке.
- Рассмотрим пример. Определите силу гравитации, которая действует на человека массой 68 кг, стоящего на поверхности Земли. Масса Земли составляет 5,98 x 10 24 кг. [8] X Источник информации
- Убедитесь, что все величины выражены в подходящих единицах измерения: m 1 = 5,98 x 10 24 кг, m 2 = 68 кг, G = 6,673 x 10 -11 Нм 2 /кг 2 , d = 6,38 x 10 6 м.
- Запишите формулу: F грав = (Gm 1 m 2 )/d 2 = [(6,67 x 10 -11 ) x 68 x (5,98 x 10 24 )]/(6,38 x 10 6 ) 2 .
- Перемножьте массы двух объектов: 68 x (5,98 x 10 24 ) = 4,06 x 10 26 .
- Умножьте произведение m 1 и m 2 на гравитационную постоянную G : (4,06 x 10 26 ) x (6,67 x 10 -11 ) = 2,708 x 10 16 .
- Возведите в квадрат расстояние между двумя объектами: (6,38 x 10 6 ) 2 = 4,07 x 10 13 .
- Поделите произведение G x m 1 x m 2 на квадрат расстояния, в результате у вас получится сила гравитации в ньютонах (Н): 2,708 x 10 16 /4,07 x 10 13 = 665 Н.
- Таким образом, сила гравитации составляет 665 Н.
Реклама
-
Согласно второму закону Ньютона F = ma . Этот закон гласит, что под действием силы (или отличной от нуля равнодействующей всех сил) тело будет двигаться с ускорением. [9] X Источник информации Иными словами, если действующая на тело сила не уравновешена другими силами, данное тело будет двигаться с ускорением в направлении действия этой силы.
- Данный закон можно выразить в виде уравнения F = ma , где F — сила, m — масса тела, a — ускорение.
- По данному уравнению и известной величине ускорения свободного падения можно рассчитать силу гравитации, которая действует на любое тело на поверхности Земли.
-
Узнайте об ускорении свободного падения. На Земле сила гравитации вызывает ускорение 9,8 м/с 2 . Таким образом, силу гравитации на поверхности Земли можно вычислить по простой формуле F грав = mg .
- Для более точного расчета силы гравитации можно использовать приведенное ранее уравнение F грав = (GM Земли m)/d 2 .
-
Используйте метрическую систему мер. В данное уравнение следует подставлять величины, выраженные в метрических единицах. Массу тела необходимо выразить в килограммах (кг), а ускорение — в метрах на секунду в квадрате (м/с 2 ). Перед вычислениями необходимо перевести все величины в метрические единицы измерения.
-
Определите массу интересующего вас объекта. Достаточно мелкие предметы можно взвесить на весах и определить их массу в килограммах (кг). Массу более крупных объектов можно поискать в справочниках или интернете. Обычно масса дается в условии физической задачи.
-
Проведите вычисления. После того как вы найдете значения всех необходимых величин, их следует подставить в формулу и провести вычисления. Проследите, чтобы все величины были выражены в метрической системе и правильных единицах измерения. Массу следует подставлять в килограммах, а расстояние в метрах. После этого проделайте вычисления в правильном порядке.
- Возьмем приведенную выше задачу и посмотрим, насколько точные результаты дает данная формула. Определим силу гравитации, которая действует на человека массой 68 кг, стоящего на поверхности Земли.
- Убедимся, что все величины выражены в соответствующих единицах измерения: m = 68 кг, g = 9,8 м/с 2 .
- Запишем формулу: F грав = mg = 68*9,8 = 666 Н.
- Таким образом, уравнение F = mg дает силу гравитации 666 Н, в то время как более точная формула дает величину 665 Н. Как видно, эти значения практически одинаковы.
Реклама
Советы
- Две приведенные формулы должны давать одинаковый результат, однако вторую формулу проще использовать при рассмотрении объектов на поверхности планеты.
- Используйте первую формулу, если не известно ускорение свободного падения на поверхности планеты или необходимо определить силу гравитации между двумя большими объектами, например между планетой и ее спутником.
Реклама
Источники
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/Newton-s-Law-of-Universal-Gravitation
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/Newton-s-Law-of-Universal-Gravitation
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/Newton-s-Law-of-Universal-Gravitation
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/Newton-s-Law-of-Universal-Gravitation
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/circles/Lesson-3/The-Value-of-g
- ↑ http://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-3/Newton-s-Second-Law
Реклама
