Gravitația este una dintre forțele fundamentale ale fizicii. Cel mai important aspect al gravitației este că este universal: toate obiectele au o forță gravitațională care atrage alte obiecte spre ele. Forța gravitațională care acționează asupra oricărui obiect depinde de masele ambelor obiecte și de distanța dintre ele.
Pași
Partea 1 din 2: Calculul forței gravitației între două obiecte
Pasul 1. Definiți ecuația forței de greutate care atrage un obiect, Fgrav = (Gm1m2) / d2.
Pentru a calcula în mod corespunzător forța gravitațională asupra unui obiect, această ecuație ia în considerare masele ambelor obiecte și cât de departe sunt obiectele unele de altele. Variabilele sunt definite mai jos.
- Fgrav este forța datorată gravitației
- G este constanta de gravitație universală 6,673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 este masa primului obiect
- m2 este masa celui de-al doilea obiect
- d este distanța dintre centrele a două obiecte
- Uneori veți vedea litera r în loc de litera d. Ambele simboluri reprezintă distanța dintre cele două obiecte.
Pasul 2. Folosiți unitățile metrice adecvate
Pentru această ecuație specială, trebuie să utilizați unități metrice. Masele obiectelor trebuie să fie în kilograme (kg), iar distanța trebuie să fie în metri (m). Trebuie să faceți conversia la aceste unități înainte de a continua cu calculul.
Pasul 3. Determinați masa obiectului în cauză
Pentru obiectele mai mici, le puteți cântări pe o cântare sau o balanță pentru a determina greutatea lor în grame. Pentru obiectele mai mari, va trebui să căutați masa aproximativă într-un tabel sau online. În problemele de fizică, masa obiectului vi se va oferi în general.
Pasul 4. Măsurați distanța dintre cele două obiecte
Dacă încercați să calculați forța de greutate dintre un obiect și pământ, trebuie să determinați cât de departe este obiectul de centrul pământului.
- Distanța de la suprafața pământului până la centru este de aproximativ 6,38 x 106 m.
- Puteți găsi tabele și alte resurse online care vă vor oferi distanțe aproximative ale centrului pământului față de obiecte aflate la diferite înălțimi de la suprafață.
Pasul 5. Rezolvați ecuația
După ce ați definit variabilele ecuației, le puteți conecta și rezolva. Asigurați-vă că toate unitățile dvs. sunt în metrică și la scara corectă. Masa trebuie să fie în kilograme și distanța în metri. Rezolvați ecuația folosind ordinea corectă a operațiilor.
- De exemplu: Determinați forța de greutate pe o persoană de 68 kg pe suprafața pământului. Masa pământului este de 5,98 x 1024 kg.
- Asigurați-vă că toate variabilele dvs. au unitățile corespunzătoare. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2și d = 6,38 x 106 m
- Scrieți ecuația: Fgrav = (Gm1m2) / d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)] / (6,38 x 106)2
- Înmulțiți masele celor două obiecte împreună. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Înmulțiți produsul m1 si m2 de constanta gravitațională G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Păstrați distanța dintre cele două obiecte. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Împărțiți produsul lui G x m1 x m2 după distanța pătrată pentru a găsi forța de greutate în Newtons (N). 2.708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Forța gravitațională este de 665 N.
Partea 2 din 2: Calculul Forței Gravitației pe Pământ
Pasul 1. Înțelegeți a doua lege a mișcării lui Newton, F = ma
A doua lege a mișcării lui Newton afirmă că orice obiect va accelera atunci când este acționat de o forță netă sau dezechilibrată. Cu alte cuvinte, dacă o forță acționează asupra unui obiect mai mare decât forțele care acționează în direcția opusă, obiectul va accelera în direcția forței mai mari.
- Această lege poate fi rezumată cu ecuația F = ma, unde F este forța, m este masa obiectului și a este accelerația.
- Folosind această lege, putem calcula forța de greutate a oricărui obiect de pe suprafața pământului, folosind accelerația cunoscută datorată gravitației.
Pasul 2. Cunoașteți accelerația datorată gravitației de pe pământ
Pe pământ, forța gravitațională determină accelerarea obiectelor cu o rată de 9,8 m / s2. Pe suprafața pământului, putem folosi ecuația simplificată Fgrav = mg pentru a calcula forța de greutate.
Dacă doriți o aproximare mai exactă a forței, puteți folosi ecuația de mai sus, Fgrav = (GMPământm) / d2 pentru a determina forța de greutate.
Pasul 3. Folosiți unitățile metrice adecvate
Pentru această ecuație specială, trebuie să utilizați unități metrice. Masa obiectului trebuie să fie în kilograme (kg) și accelerația trebuie să fie în metri pe secundă pătrat (m / s2). Trebuie să faceți conversia la aceste unități înainte de a continua cu calculul.
Pasul 4. Determinați masa obiectului în cauză
Pentru obiectele mai mici, le puteți cântări pe o cântare sau o balanță pentru a determina greutatea acestuia în kilograme (kg). Pentru obiectele mai mari, va trebui să căutați masa aproximativă într-un tabel sau online. În problemele de fizică, masa obiectului vi se va oferi în general.
Pasul 5. Rezolvați ecuația
După ce ați definit variabilele ecuației, le puteți conecta și rezolva. Asigurați-vă că toate unitățile dvs. sunt în metrică și la scara corectă. Masa trebuie să fie în kilograme și distanța în metri. Rezolvați ecuația folosind ordinea corectă a operațiilor.
- Să folosim aceeași ecuație de sus și să vedem cât de aproape este aproximarea. Determinați forța de greutate pe o persoană de 68 kg pe suprafața pământului.
- Asigurați-vă că toate variabilele dvs. au unitățile adecvate: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Scrieți ecuația. Fgrav = mg = 68 * 9,8 = 666 N.
- Cu F = mg, forța de greutate este de 666 N, în timp ce utilizarea ecuației mai exacte produce o forță de 665 N. După cum puteți vedea, aceste valori sunt aproape identice.
Video - Prin utilizarea acestui serviciu, unele informații pot fi partajate cu YouTube
sfaturi
- Aceste două formule ar trebui să dea același rezultat, dar formula mai scurtă este mai simplu de utilizat atunci când se discută despre obiecte de pe suprafața unei planete.
- Folosiți prima formulă dacă nu cunoașteți accelerația datorată gravitației pe o planetă sau dacă determinați forța gravitațională între două obiecte foarte mari, cum ar fi o lună și o planetă.
