Gravitacija je jedna od osnovnih sila fizike. Najvažniji aspekt gravitacije je da je univerzalna: svi objekti imaju gravitacijsku silu koja privlači druge objekte. Sila gravitacije koja djeluje na bilo koji objekt ovisi o masi oba objekta i udaljenosti između njih.
Koraci
1. dio 2: Izračunavanje sile teže između dva objekta
Korak 1. Definirajte jednadžbu sile teže koja privlači objekt, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Kako bi se pravilno izračunala gravitaciona sila na objekt, ova jednadžba uzima u obzir mase oba objekta i koliko su udaljeni objekti jedan od drugog. Varijable su definirane u nastavku.
- Fgrav je sila uzrokovana gravitacijom
- G je univerzalna gravitaciona konstanta 6,673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 je masa prvog objekta
- m2 je masa drugog objekta
- d je udaljenost između središta dva objekta
- Ponekad ćete umjesto slova d vidjeti slovo r. Oba simbola predstavljaju udaljenost između dva objekta.
Korak 2. Koristite odgovarajuće metričke jedinice
Za ovu jednadžbu morate koristiti metričke jedinice. Masa objekata mora biti u kilogramima (kg), a udaljenost u metrima (m). Morate pretvoriti u ove jedinice prije nego nastavite s izračunavanjem.
Korak 3. Odredite masu predmetnog objekta
Za manje predmete možete ih izvagati na vagi ili vagi kako biste odredili njihovu težinu u gramima. Za veće objekte morat ćete potražiti približnu masu u tablici ili na internetu. U fizičkim problemima općenito će vam se dati masa objekta.
Korak 4. Izmjerite udaljenost između dva objekta
Ako pokušavate izračunati silu gravitacije između objekta i zemlje, morate odrediti koliko je objekt udaljen od središta zemlje.
- Udaljenost od površine zemlje do središta je približno 6,38 x 106 m.
- Na internetu možete pronaći tablice i druge izvore koji će vam pružiti približne udaljenosti središta zemlje do objekata na različitim visinama na površini.
Korak 5. Riješite jednadžbu
Nakon što definirate varijable svoje jednadžbe, možete ih uključiti i riješiti. Budite sigurni da su sve vaše jedinice metričke i na pravoj skali. Masa treba biti u kilogramima, a udaljenost u metrima. Rešite jednačinu pravilnim redosledom operacija.
- Na primjer: Odredite silu gravitacije na osobu od 68 kg na površini zemlje. Masa zemlje je 5,98 x 1024 kg.
- Uvjerite se da sve vaše varijable imaju odgovarajuće jedinice. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6.673 x 10-11 Nm2/kg2, i d = 6,38 x 106 m
- Napišite svoju jednadžbu: Fgrav = (Gm1m2)/d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)]/(6,38 x 106)2
- Pomnožite mase dvaju objekata zajedno. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Pomnožite proizvod m1 i m2 gravitacionom konstantom G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Kvadrat udaljenosti između dva objekta. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Podijeli umnožak G x m1 x m2 prema udaljenosti na kvadrat da se pronađe sila gravitacije u Newtonima (N). 2,708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Sila gravitacije je 665 N.
Dio 2 od 2: Izračunavanje sile teže na Zemlji
Korak 1. Shvatite Newtonov drugi zakon kretanja, F = ma
Newtonov drugi zakon kretanja kaže da će svaki objekt ubrzati ako na njega djeluje mreža ili neuravnotežena sila. Drugim riječima, ako sila djeluje na objekt koji je veći od sila koje djeluju u suprotnom smjeru, objekt će ubrzati u smjeru veće sile.
- Ovaj zakon se može sažeti s jednadžbom F = ma, gdje je F sila, m je masa objekta, a a je ubrzanje.
- Pomoću ovog zakona možemo izračunati silu gravitacije bilo kojeg objekta na površini zemlje, koristeći poznato ubrzanje uslijed gravitacije.
Korak 2. Upoznajte ubrzanje uslijed gravitacije na zemlji
Na Zemlji sila gravitacije uzrokuje ubrzanje objekata brzinom od 9,8 m/s2. Na zemljinoj površini možemo upotrijebiti pojednostavljenu jednadžbu Fgrav = mg za izračunavanje sile teže.
Ako želite precizniju aproksimaciju sile, još uvijek možete koristiti gornju jednadžbu, Fgrav = (GMzemljam)/d2 za određivanje sile teže.
Korak 3. Koristite odgovarajuće metričke jedinice
Za ovu jednadžbu morate koristiti metričke jedinice. Masa objekta mora biti u kilogramima (kg), a ubrzanje u metrima u sekundi na kvadrat (m/s)2). Morate pretvoriti u ove jedinice prije nego nastavite s izračunavanjem.
Korak 4. Odredite masu predmetnog objekta
Za manje predmete možete ih izvagati na vagi ili vagi kako biste odredili njihovu težinu u kilogramima (kg). Za veće objekte morat ćete potražiti približnu masu u tablici ili na internetu. U fizičkim problemima općenito će vam se dati masa objekta.
Korak 5. Riješite jednadžbu
Nakon što definirate varijable svoje jednadžbe, možete ih uključiti i riješiti. Budite sigurni da su sve vaše jedinice metričke i na pravoj skali. Masa treba biti u kilogramima, a udaljenost u metrima. Rešite jednačinu pravilnim redosledom operacija.
- Upotrijebimo istu jednadžbu odozgo i vidimo koliko je približna aproksimacija. Odredite silu gravitacije na osobu od 68 kg na površini zemlje.
- Uvjerite se da sve vaše varijable imaju odgovarajuće jedinice: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Napišite svoju jednačinu. Fgrav = mg = 68*9,8 = 666 N.
- S F = mg, sila gravitacije je 666 N, dok upotreba tačnije jednadžbe daje silu od 665 N. Kao što vidite, ove su vrijednosti gotovo identične.
Video - Korištenjem ove usluge neke se informacije mogu podijeliti s YouTubeom
Savjeti
- Ove dvije formule trebale bi dati isti rezultat, ali je kraća formula jednostavnija za upotrebu pri raspravi o objektima na površini planete.
- Upotrijebite prvu formulu ako ne znate ubrzanje uslijed gravitacije na planeti ili ako određujete silu gravitacije između dva vrlo velika objekta, poput Mjeseca i planete.
