Smagums ir viens no fizikas pamat spēkiem. Vissvarīgākais gravitācijas aspekts ir tas, ka tas ir universāls: visiem objektiem ir gravitācijas spēks, kas tiem piesaista citus objektus. Smaguma spēks, kas iedarbojas uz jebkuru objektu, ir atkarīgs no abu objektu masām un attāluma starp tiem.
Soļi
1. daļa no 2: Smaguma spēka aprēķināšana starp diviem objektiem
Solis 1. Definējiet vienādojumu gravitācijas spēkam, kas piesaista objektu, Fgrav = (Gm1m2)/d2.
Lai pareizi aprēķinātu objekta gravitācijas spēku, šis vienādojums ņem vērā abu objektu masas un to, cik tālu objekti atrodas viens no otra. Mainīgie ir definēti zemāk.
- Fgrav ir spēks gravitācijas ietekmē
- G ir universālā gravitācijas konstante 6,673 x 10-11 Nm2/Kilograms2
- m1 ir pirmā objekta masa
- m2 ir otrā objekta masa
- d ir attālums starp divu objektu centriem
- Dažreiz d burta vietā jūs redzēsit burtu r. Abi simboli apzīmē attālumu starp diviem objektiem.
2. solis. Izmantojiet pareizās metriskās vienības
Šim vienādojumam jāizmanto metriskās vienības. Objektu masām jābūt kilogramos (kg), un attālumam - metros (m). Pirms turpināt aprēķināšanu, jums ir jāpārveido šīs vienības.
3. solis. Nosakiet attiecīgā objekta masu
Mazākiem priekšmetiem varat tos nosvērt svarā vai svarā, lai noteiktu to svaru gramos. Lielākiem objektiem tabulā vai tiešsaistē būs jāmeklē aptuvenā masa. Fizikas uzdevumos objekta masa parasti tiks nodrošināta jums.
Solis 4. Izmēriet attālumu starp diviem objektiem
Ja jūs mēģināt aprēķināt gravitācijas spēku starp objektu un zemi, jums jānosaka, cik tālu objekts atrodas no zemes centra.
- Attālums no zemes virsmas līdz centram ir aptuveni 6,38 x 106 m.
- Tiešsaistē varat atrast tabulas un citus resursus, kas sniegs aptuvenus zemes centra attālumus līdz objektiem, kas atrodas dažādos virsmas augstumos.
Solis 5. Atrisiniet vienādojumu
Kad esat definējis vienādojuma mainīgos, varat tos pievienot un atrisināt. Pārliecinieties, vai visas jūsu vienības ir metriski un pareizajā skalā. Masai jābūt kilogramos, bet attālumam - metros. Atrisiniet vienādojumu, izmantojot pareizo darbību secību.
- Piemēram: Nosakiet gravitācijas spēku 68 kg smagai personai uz zemes virsmas. Zemes masa ir 5,98 x 1024 Kilograms.
- Pārliecinieties, vai visiem mainīgajiem ir atbilstošas vienības. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/Kilograms2un d = 6,38 x 106 m
- Uzrakstiet savu vienādojumu: F.grav = (Gm1m2)/d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)]/(6,38 x 106)2
- Reiziniet abu objektu masas kopā. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Reiziniet m reizinājumu1 un m2 pēc gravitācijas konstantes G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Kvadrējiet attālumu starp diviem objektiem. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Sadaliet G x m reizinājumu1 x m2 pēc attāluma kvadrātā, lai atrastu gravitācijas spēku Ņūtonos (N). 2,708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Smaguma spēks ir 665 N.
2. daļa no 2: Smaguma spēka aprēķināšana uz Zemes
1. solis. Izprotiet Ņūtona otro kustības likumu, F = ma
Otrais Ņūtona kustības likums nosaka, ka jebkurš objekts paātrināsies, ja uz to iedarbosies neto vai nelīdzsvarots spēks. Citiem vārdiem sakot, ja spēks iedarbojas uz objektu, kas ir lielāks par spēkiem, kas darbojas pretējā virzienā, objekts paātrinās lielāka spēka virzienā.
- Šo likumu var apkopot ar vienādojumu F = ma, kur F ir spēks, m ir objekta masa un a ir paātrinājums.
- Izmantojot šo likumu, mēs varam aprēķināt jebkura objekta smaguma spēku uz zemes virsmas, izmantojot zināmo gravitācijas izraisīto paātrinājumu.
2. Zināt paātrinājumu, ko rada gravitācija uz zemes
Uz zemes smaguma spēks liek objektiem paātrināties ar ātrumu 9,8 m/s2. Uz zemes virsmas mēs varam izmantot vienkāršoto vienādojumu Fgrav = mg, lai aprēķinātu gravitācijas spēku.
Ja vēlaties precīzāku spēka tuvinājumu, joprojām varat izmantot iepriekš minēto vienādojumu Fgrav = (ĢMzemem)/d2 lai noteiktu smaguma spēku.
3. solis. Izmantojiet pareizās metriskās vienības
Šim vienādojumam jāizmanto metriskās vienības. Objekta masai jābūt kilogramos (kg), paātrinājumam - metros sekundē kvadrātā (m/s2). Pirms turpināt aprēķināšanu, jums ir jāpārveido šīs vienības.
4. solis. Nosakiet attiecīgā objekta masu
Mazākiem priekšmetiem varat tos nosvērt svarā vai svarā, lai noteiktu tā svaru kilogramos (kg). Lielākiem objektiem tabulā vai tiešsaistē būs jāmeklē aptuvenā masa. Fizikas uzdevumos objekta masa parasti tiks nodrošināta jums.
Solis 5. Atrisiniet vienādojumu
Kad esat definējis vienādojuma mainīgos, varat tos pievienot un atrisināt. Pārliecinieties, vai visas jūsu vienības ir metriski un pareizajā skalā. Masai jābūt kilogramos, bet attālumam - metros. Atrisiniet vienādojumu, izmantojot pareizo darbību secību.
- Izmantosim to pašu vienādojumu no augšas un redzēsim, cik tuvu ir tuvinājums. Nosakiet gravitācijas spēku 68 kg smagai personai uz zemes virsmas.
- Pārliecinieties, vai visiem mainīgajiem ir atbilstošas vienības: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Uzrakstiet savu vienādojumu. Fgrav = mg = 68*9,8 = 666 N.
- Ar F = mg smaguma spēks ir 666 N, bet, izmantojot precīzāku vienādojumu, iegūst spēku 665 N. Kā redzat, šīs vērtības ir gandrīz identiskas.
Video - izmantojot šo pakalpojumu, daļa informācijas var tikt kopīgota ar pakalpojumu YouTube
Padomi
- Šīm divām formulām vajadzētu dot vienādu rezultātu, bet īsāku formulu ir vieglāk izmantot, apspriežot objektus uz planētas virsmas.
- Izmantojiet pirmo formulu, ja nezināt paātrinājumu planētas gravitācijas dēļ vai ja nosakāt gravitācijas spēku starp diviem ļoti lieliem objektiem, piemēram, mēnesi un planētu.
