ดาวน์โหลดบทความ
ดาวน์โหลดบทความ
แรงโน้มถ่วงเป็นแรงพื้นฐานอย่างหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ แง่มุมที่สำคัญที่สุดของแรงโน้มถ่วงก็คือมันมีอยู่ทุกหนแห่ง วัตถุทุกสิ่งล้วนมีแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดวัตถุอื่นเข้าหามัน [1] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง แรงโน้มถ่วงบนวัตถุใดๆ ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุทั้งสองและระยะห่างระหว่างมัน [2] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
ขั้นตอน
-
นิยามสมการสำหรับแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดวัตถุ, F grav = (Gm 1 m 2 )/d 2 . [3] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง เพื่อที่จะคำนวณแรงโน้มถ่วงบนวัตถุได้อย่างถูกต้องนั้น สมการนี้จะต้องคำนึงถึงมวลของวัตถุทั้งสองและระยะห่างระหว่างวัตถุสองชิ้นนั้น ตัวแปรแต่ละตัวมีความหมายดังต่อไปนี้
- F grav คือแรงที่เกิดจากการดึงดูด
- G เป็นค่าคงตัวความโน้มถ่วงสากลอยู่ที่ 6.673 x 10 -11 Nm 2 /kg 2 [4] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- m 1 คือมวลของวัตถุชิ้นแรก
- m 2 คือมวลของวัตถุชิ้นที่สอง
- d คือระยะทางระหว่างจุดศูนย์กลางของวัตถุสองชิ้นนี้
- บางครั้งเราจะเห็นตัว r แทนที่จะเป็นตัว d สัญลักษณ์ทั้งคู่ต่างเป็นตัวแปรแสดงระยะห่างระหว่างวัตถุสองชิ้น
-
ใช้หน่วยเมทริกที่ถูกต้อง. สำหรับสมการนี้ คุณจะต้องใช้หน่วยในระบบเมทริกเท่านั้น มวลของวัตถุจำเป็นต้องวัดเป็นหน่วยกิโลกรัม (kg) และระยะทางจำเป็นต้องวัดมีหน่วยเป็นเมตร (m) คุณจะต้องแปลงหน่วยทั้งหมดให้เป็นหน่วยเหล่านี้ก่อนจะทำการคำนวณต่อ
-
มองหามวลของวัตถุในโจทย์. สำหรับวัตถุที่มีขนาดเล็ก คุณสามารถชั่งบนตาชั่งเพื่อหามวลเป็นหน่วยกิโลกรัม (kg) ส่วนวัตถุขนาดใหญ่ คุณอาจต้องมองหาค่ามวลโดยประมาณในตารางหรือจากในอินเทอร์เน็ต ในโจทย์ฟิสิกส์นั้นมักจะบอกมวลของวัตถุมาให้
-
วัดระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง. หากคุณจะคำนวณแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุกับโลก คุณจำต้องหาว่าวัตถุชิ้นนั้นอยู่ห่างจากใจกลางโลกเป็นระยะทางเท่าไหร่ [5] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
-
แก้สมการ. พอทราบตัวแปรในสมการแล้ว คุณก็แทนค่าลงไปแล้วแก้โจทย์ได้ ให้แน่ใจว่าทุกตัวมีหน่วยในระบบเมทริกและอยู่ในอัตราส่วนที่ถูกต้อง มวลควรเป็นกิโลกรัมและระยะทางเป็นเมตร แก้สมการตามลำดับการแก้โจทย์ทางคณิตศาสตร์ที่ถูกต้อง
- ตัวอย่าง: ให้หาแรงโน้มถ่วงบนชายที่มีน้ำหนัก 68 กก. ที่อยู่บนผิวโลก มวลของโลกคือ 5.98 x 10 24 กก. [8] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- ให้แน่ใจว่าตัวแปรทั้งหมดมีหน่วยที่ถูกต้อง m 1 = 5.98 x 10 24 kg, m 2 = 68 kg, G = 6.673 x 10 -11 Nm 2 /kg 2 , และ d = 6.38 x 10 6 m
- เขียนสมการ: F grav = (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
- คูณมวลของวัตถุทั้งสองเข้าด้วยกัน 68 x (5.98 x 10 24 ) = 4.06 x 10 26
- คูณผลลัพธ์ของ m 1 กับ m 2 ด้วยค่าคงตัวความโน้มถ่วงสากล G (4.06 x 10 26 ) x (6.67 x 10 -11 ) = 2.708 x 10 16
- ยกกำลังสองระยะทางระหว่างวัตถุทั้งสอง (6.38 x 10 6 ) 2 = 4.07 x 10 13
- หารผลลัพธ์ที่ได้ของ G x m 1 x m 2 ด้วยระยะห่างยกกำลังสองเพื่อหาแรงโน้มถ่วงเป็นหน่วยนิวตัน (N) 2.708 x 10 16 /4.07 x 10 13 = 665 N
- แรงโน้มถ่วงเท่ากับ 665 N
โฆษณา
-
เข้าใจกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน, F = ma . กฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตันระบุไว้ว่าวัตถุใดๆ จะมีความเร่งเมื่อมีแรงลัพธ์หรือแรงที่ไม่สมดุลมากระทำ [9] X แหล่งข้อมูลอ้างอิง พูดอีกอย่างก็คือ หากมีแรงมากระทำต่อวัตถุที่สูงกว่าแรงที่กระทำในทิศทางตรงข้าม วัตถุจะเกิดความเร่งไปในทิศทางของแรงที่มากกว่า
- กฎข้อนี้สามารถสรุปด้วยสมการ F = ma , โดยที่ F คือแรง, m คือมวลของวัตถุ, และ a คือความเร่ง
- โดยการใช้กฎข้อนี้ เราสามารถคำนวณแรงโน้มถ่วงของวัตถุใดๆ บนพื้นผิวโลกโดยใช้ความเร่งที่ทราบเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วง
-
รู้ความเร่งเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงบนโลก. บนโลกนั้นแรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุมีความเร่งในอัตรา 9.8 m/s 2 บนพื้นผิวโลกนั้น เราสามารถใช้สมการที่ทอนให้ง่ายลงได้เป็น F grav = mg เพื่อคำนวณแรงโน้มถ่วง
- หากคุณต้องการค่าที่แม่นยำมากกว่านั้น คุณยังคงใช้สมการด้านบน, F grav = (GM earth m)/d 2 เพื่อหาแรงโน้มถ่วงก็ได้
-
ใช้หน่วยเมทริกที่ถูกต้อง. สำหรับสมการนี้ คุณจะต้องใช้หน่วยเมทริกเท่านั้น มวลของวัตถุจะต้องมีหน่วยเป็นกิโลกรัม (kg) และความเร่งจะต้องมีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาทียกกำลังสอง(m/s 2 ) คุณจะต้องแปลงมันให้เป็นหน่วยเหล่านี้ก่อนถึงจะคำนวณต่อได้
-
มองหามวลของวัตถุในโจทย์. สำหรับวัตถุที่มีขนาดเล็ก คุณสามารถชั่งบนตาชั่งเพื่อหามวลเป็นหน่วยกิโลกรัม (kg) ส่วนวัตถุขนาดใหญ่ คุณอาจต้องมองหาค่ามวลโดยประมาณในตารางหรือจากในอินเทอร์เน็ต ในโจทย์ฟิสิกส์นั้นมักจะบอกมวลของวัตถุมาให้
-
แก้สมการ. พอคุณทราบค่าของตัวแปรทั้งหมดในสมการแล้ว ก็สามารถแทนค่าลงไปแล้วแก้สมการได้เลย ให้แน่ใจว่าหน่วยทุกตัวเป็นระบบเมทริกและมีอัตราส่วนที่ถูกต้อง มวลควรจะเป็นกิโลกรัมและระยะทางเป็นเมตร แก้สมการโดยใช้ลำดับทางคณิตศาสตร์
- สมมติว่าเราใช้สมการเดิมจากด้านบนและดูว่าค่าประมาณการที่ได้จะใกล้เคียงขนาดไหน มาหาแรงโน้มถ่วงบนคนที่หนัก 68 กก. บนพื้นผิวโลก
- ให้แน่ใจว่าตัวแปรทั้งหมดมีหน่วยถูกต้อง: m = 68 kg, g = 9.8 m/s 2
- เขียนสมการ F grav = mg = 68*9.8 = 666 N
- เมื่อใช้สมการ F = mg แรงโน้มถ่วงเท่ากับ 666 N, ในขณะที่เมื่อใช้สมการที่แม่นยำกว่าจะได้แรงโน้มถ่วงเท่ากับ 665 N ก็อย่างที่คุณเห็น ค่าที่ได้ทั้งสองแทบจะไม่มีความแตกต่างกัน
โฆษณา
เคล็ดลับ
- สูตรทั้งสองนี้ควรให้ค่าเท่ากัน แต่สูตรที่สั้นกว่านั้นใช้ง่ายกว่าเวลาพูดถึงวัตถุที่อยู่บนพื้นผิวโลก
- ใช้สูตรแรกหากคุณไม่ทราบความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงบนโลกหรือคุณต้องการหาแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุที่มีขนาดใหญ่โตมากทั้งสองชิ้น เช่น ดวงจันทร์กับโลก
โฆษณา
ข้อมูลอ้างอิง
- ↑ 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
เกี่ยวกับวิกิฮาวนี้
มีการเข้าถึงหน้านี้ 68,452 ครั้ง
โฆษณา
