Cum se calculează forța gravitației

Gravitatea este una dintre forțele fundamentale ale fizicii. Aspectul cel mai important este faptul că este universal: toate corpurile au o forță gravitațională care atrage alte organe pentru a them.The forță gravitațională care acționează asupra oricărui organism independent de masele ambelor corpuri și distanțele dintre ele.

conținut

Pași
Partea 1calcularea forței gravitaționale între două corpuri
Partea 2calculul forței gravitaționale de pe pământ
Sfaturi
Surse și cotatii

pași

Partea 1
Calcularea forței gravitaționale între două corpuri

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 1

Definiți ecuația forței de gravitație care atrage un corp, F_Grav = (Gm₁m₂) / d² .Pentru a calcula corect forța gravitațională a unui corp, ecuația ia în considerare masa ambelor corpuri și distanța dintre ele. Variabilele sunt definite după cum urmează:

F_Grav este forța gravitației
G este constanta gravitațională universală 6.673 x 10^-11 nm²/ kg²
m₁ este masa primului corp
m₂ este masa celui de-al doilea corp
d este distanța de la centrul celor două corpuri
Uneori veți vedea scrisorile r în loc de scrisoare d. Ambele simboluri reprezintă distanța dintre corpuri.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 2

Utilizați unitățile măsurătorilor proprii. Pentru această ecuație specifică, trebuie să utilizați sistemul metric. Masa corpurilor trebuie să fie exprimată în kilograme (kg) și distanța în metri (m). Ai nevoie pentru a converti aceste unități înainte de a continua calculul.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 3

Determinați masa corpului în cauză. Pentru corpurile mai mici, le puteți cântări pe o scară pentru a afla greutatea în kilograme (kg). Pentru corpuri mai mari, trebuie să verificați un tabel aproximativ de greutate pe internet. În exercițiile fizice, masa corporală este de obicei prevăzută în declarație.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 4

Măsurați distanța dintre cele două corpuri. Dacă încercați să calculați forța de gravitație dintre un corp și Pământ, trebuie să determinați distanța de la corp până la centrul corpului.

Distanța de la suprafața Pământului până la centrul său este de aproximativ 6,38 x 10⁶ m.
Este posibil să găsiți tabele și alte resurse online care oferă distanțe aproximative față de centrul Pământului și corpuri la diferite niveluri de suprafață.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 5

Rezolvați ecuația. După definirea variabilelor ecuației, o puteți asambla și rezolva. Rețineți că toate unitățile trebuie să fie în sistemul metric și la scara corectă. Masa trebuie să fie în kilograme, iar distanța în metri. Rezolvați ecuația utilizând ordinea corectă a operațiilor.

De exemplu: Determinați forța gravitațională a unei persoane de 68 de kg pe suprafața Pământului. Masa Pământului este de 5,98 x 10²⁴ kg.
Nu uitați să utilizați variabilele în unitățile corecte. m₁ = 5,98 x 10²⁴ kg, m₂ = 68 kg, G = 6,673 x 10^-11 nm²/ kg², și d = 6,38 x 10⁶ m
Scrieți ecuația: F_Grav = (Gm₁m₂) / d² = [(6,67 x 10^-11) x 68 x (5,98 x 10²⁴)] / (6,38 x 10⁶)²
Multiplicați masele celor două corpuri împreună. 68 x (5,98 x 10²⁴) = 4,06 x 10²⁶
Multiplicați produsul cu m₁ și m₂ de constanta gravitationala G. (4,06 x 10²⁶) x (6,67 x 10^-11) = 2,708 x 10¹⁶
Ridicați distanța dintre cele două corpuri pătrat: (6,38 x 10⁶)² = 4,07 x 10¹³
Împărțiți produsul G x m₁ x m₂ la distanța pătrată pentru a găsi forța gravitațională în Newtons (N). 2,708 x 10¹⁶/ 4,07 x 10¹³ = 665 N
Forța de gravitație este de 665 N.

Partea 2
Calculul forței gravitaționale de pe Pământ

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 6

Înțelegeți a doua lege a lui Newton, F = ma. Conform legii a doua a lui Newton: „Forța care acționează asupra unui corp este proporțională cu produsul masei de accelerare a dobândit“ .În alte cuvinte, în cazul în care o forță acționează asupra unui organism care este mai mare decât forțele care acționa în direcția opusă, corpul se va accelera spre forța majoră.

Această formulă poate fi rezumată prin ecuație F = ma, unde F este forța, m este masa corpului și este accelerația.
Folosind această lege, este posibil să se calculeze forța gravitațională a oricărui corp de pe suprafața Pământului folosind accelerația gravitației cunoscute.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 7

Cunoaște accelerarea gravitației Pământului. Pe Pământ, forța gravitațională a corpurilor determină accelerarea cadavrelor la o viteză de 9,8 m / s². În suprafața terestră putem folosi ecuația simplificată F_Grav = mg pentru a calcula forța gravitației.

Dacă doriți o aproximare a forței mai exactă, puteți utiliza în continuare formula F_Grav = (GM_pământm) / d² pentru a determina forța gravitației.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 8

Utilizați unitățile măsurătorilor proprii. Pentru această ecuație specifică, trebuie să utilizați sistemul metric. Masa corpurilor trebuie să fie exprimată în kilograme (kg) și accelerația, în metri pe secundă pătrat (m / s²). Ai nevoie pentru a converti aceste unități înainte de a continua calculul.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 9

Determinați masa corpului în cauză. Pentru corpurile mai mici, le puteți cântări pe o scară pentru a afla greutatea în kilograme (kg). Pentru corpuri mai mari, va trebui să verificați un tabel de greutăți aproximative pe internet. În exercițiile fizice, masa corporală este de obicei prevăzută în declarație.

Imaginea intitulată Calculați Forța de Gravitate Pasul 10

Să folosim aceeași ecuație de mai sus și să vedem nivelul de aproximare. Aflați forța gravitațională a unei persoane de 68 de kg pe suprafața Pământului.
Nu uitați să utilizați variabilele în unitățile corecte: m = 68 kg, g = 9,8 m / s².
Scrieți ecuația: F_Grav = mg = 68 * 9,8 = 666 N.
Folosind formula F = mg forța de gravitație este 666 N. Folosind o ecuație mai exactă, rezultatul este 665 N. După cum puteți vedea, aceste valori sunt practic identice.

sfaturi

Aceste două formule ar trebui să dea același rezultat, însă formula mai scurtă este mai simplă atunci când se lucrează cu corpuri de pe suprafața planetei.
Utilizați prima formulă dacă nu cunoașteți accelerația gravitației planetei sau dacă încercați să găsiți forța de gravitație între două corpuri foarte mari, cum ar fi luna și o planetă.