Содержание
Гравитация повсюду - как буквально, так и в повседневных сознательных поступках людей по всей планете. Трудно или невозможно представить себе жизнь в мире, свободном от его последствий, или даже в мире, где эффекты были изменены «небольшим» количеством, скажем, «только» примерно на 25 процентов. Что ж, представьте, что вы переходите от неспособности прыгнуть достаточно высоко, чтобы дотронуться до баскетбольного обода высотой 10 футов, до возможности легко ударить; Речь идет о том, что 25-процентное увеличение прыжковой способности благодаря уменьшенной гравитации могло бы дать огромное количество людей!
Одна из четырех фундаментальных физических сил, гравитация, влияет на каждое инженерное предприятие, которое когда-либо предпринимали люди, особенно в области экономики. Умение рассчитывать силу тяжести и решать связанные с этим проблемы является базовым и необходимым навыком на вводных курсах по естествознанию.
Сила Гравитации
Никто не может точно сказать, что такое гравитация, но ее можно описать математически и в терминах других физических величин и свойств. Гравитация - это одна из четырех фундаментальных сил в природе, другие - это сильные и слабые ядерные силы (которые действуют на внутриатомном уровне) и электромагнитная сила. Гравитация является самой слабой из четырех, но оказывает огромное влияние на то, как сама вселенная ее структурировала.
Математически сила тяжести в ньютонах (или эквивалентно, кг м / с2) между любыми двумя объектами массы M1 а также M2 разделены по р метров выражается как:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}где универсальный гравитационная постоянная грамм = 6.67 × 10-11 М2/кг2.
Гравитация объяснила
Величина грамм гравитационного поля любого «массивного» объекта (то есть галактики, звезды, планеты, луны и т. д.) математически выражается соотношением:
g = frac {GM} {d ^ 2}где грамм константа, только что определенная, M это масса объекта и d расстояние между объектом и точкой, в которой измеряется поле. Вы можете увидеть, посмотрев на выражение для Fдериватографическими это грамм имеет единицы силы, деленные на массу, так как уравнение для грамм по существу, уравнение силы тяжести (уравнение для Fдериватографическимибез учета массы меньшего объекта.
Переменная грамм поэтому имеет единицы ускорения. У поверхности Земли ускорение силы тяжести Земли составляет 9,8 метра в секунду в секунду или 9,8 м / с.2, Если вы решите пойти далеко в физической науке, вы увидите эту цифру больше, чем сможете сосчитать.
Сила благодаря формуле гравитации
Объединение формул в двух вышеупомянутых разделах приводит к соотношению
F = мггде грамм = 9,8 м / с2 на земле. Это частный случай второго закона движения Ньютона, который
F = таФормула ускорения силы тяжести может быть использована обычным образом с так называемыми ньютоновскими уравнениями движения, связывающими массу (м), скорость (v), линейная позиция (Икс), вертикальное положение (Y), ускорение () и время (T) То есть так же, как d = (1/2)в2, расстояние, которое объект пройдет во времени T в линии под силой данного ускорения, расстояние Y объект будет падать под действием силы тяжести во времени T дается выражением d = (1/2)GT2или 4.9_t_2 для объектов, попадающих под влияние гравитации Земли.