Gravitacijska sila: opredelitev, formule, primeri problemov (popolno)
Sila teže ali gravitacija je privlačna sila, ki deluje na vse delce, ki imajo maso v vesolju.
Beseda gravitacija ima pomen ene od štirih temeljnih sil, ki obstajajo v tem vesolju. Preberite več v spodnjem pregledu.
Kazalo
Opredelitev gravitacijske sile
Gravitacijska sila je najpomembnejša vrsta sile, ker enačbe ni mogoče zmanjšati na enostavnejšo obliko sile (temeljna sila).
Ta gravitacija se pojavi, ker masa predmeta izvaja privlačno silo na predmete, ki imajo tudi maso.
Ko se opravi primerjava, Nato bo gravitacija neposredno sorazmerna z maso predmeta in obratno sorazmerna s kvadratom oddaljenosti predmeta.
Gravitacija ima univerzalne ali celovite lastnosti, tako da velja za vse predmete v vesolju.
Ta gravitacija bo povzročila privlačno silo med vsemi delci, ki imajo maso, zato sledijo gravitaciji.
To je tisto, kar lahko odgovori na vse naravne pojave, na primer, zakaj se planeti vrtijo okoli sonca, luna pa okoli zemlje.
Odgovor na zgornje vprašanje je zaradi gravitacije.
Torna sila ni vključena v temeljno silo, ker ta sila nastane zaradi interakcij med atomi in molekulami na obeh površinah, ki se drgneta druga ob drugo.
Sila gravitacije v splošni relativnosti
Ko se razlaga v klasičnem konceptu.
Gravitacija je lastnost, ki se bo pojavila pri vsakem predmetu, ki ima maso in ima privlačne lastnosti.
Razlika je v tem, da je v splošni relativnosti ta gravitacija del časa in prostora. Torej si ga lahko razlagamo kot tridimenzionalni čas.
Ko na primer postavite kroglico na prožno površino, se ta obravnava kot dvodimenzionalni prostor.
To ustvarja omejitev gibanja površinskega prostora, ki je vidna le v dveh dimenzijah.
V gibljivi krogli se lahko premikate v treh dimenzijah in se nanaša na čas.
Ko se gibljiv predmet premika v ravni ravnini, bo imel maso. Tako se bo objekt premikal navzdol, kar pomeni, da se objekt premika v treh dimenzijah in nanj vpliva čas.
Tako je Albert Einstein zaključil, da je splošna relativnost razmerje med tridimenzionalnim gibanjem in časom.
Formula gravitacijske sile / Newtonov zakon univerzalne gravitacije
Za izračun vrednosti teže lahko uporabite spodnjo formulo.
Formula gravitacije:
F = G m1m2/ r2
Informacije:
G = gravitacijska konstanta (6,67 10-11 m3 / kg2)
m1 in m2= masa obeh predmetov (kg)
r = razdalja med obema predmetoma (m)
F = gravitacijska sila (N) (enota sile)
V mednarodnem sistemu F izmerjeno v newtonih (N), m1 in m2 v kilogramih (kg), r v metrih (m), pa tudi konstanta G približno enako 6,67 × 10−11 N m2 kg−2.
Iz teh enačb je mogoče izpeljati v enačbo za izračun teže.
Notranja teža predmeta je zmnožek mase predmeta in pospeška zaradi gravitacije.
Enačba je lahko naslednja: W = mg. w je teža predmeta.
m = masa, g = pospešek zaradi gravitacije. Ta gravitacijski pospešek se razlikuje od kraja do kraja.
Formula pospeševanja gravitacije ali gravitacijsko polje:
g = G M / R2
g '= G M / (R-h) 2
M '= MV' / V
M '= M (R-h) 3 / R3
g '= g (R-h) / R
Informacije:
g = pospešek zaradi gravitacije zemlja (m / s2)
g '= pospešek zaradi gravitacije planeta (m / s2)
G = gravitacijska konstanta (6,67 10-11 m3 / kg2)
R = razdalja med obema predmetoma (m)
h = višina predmeta (m)
M = masa planeta Zemlja (kg)
M '= masa planeta (kg)
Zgornjo formulo lahko uporabite kot referenčno gradivo pri reševanju problema izračuna vrednosti gravitacije, ki jo povzroči predmet.
Primeri težav z gravitacijsko silo
Tu je nekaj primerov sile gravitacije, med drugim naslednje:
1. Obstajata planeta A in B z masnim razmerjem 2: 3. Kar zadeva prste, je razmerje 1: 4. Če je teža planeta A w, kolikšna je torej teža predmeta na planetu B?
Odgovor:
Je znan:
mA = 2
mB = 3
RA = 1
RB = 4
M = m
WP = m
Odgovor:
w = GMm / r2
wA = G mA m / rA2
wA = 2Gm / 12
m = w / 2G
wB = G mB m / rB2
wB = G3m / 42
wB = 3Gm / 16
wB = (3G / 16) (w / 2G)
wB = 3w / 32
Iz zgornjega izračuna dobimo, če je teža predmeta B na daljavo R je 3w / 32.
2. Če imata oba planeta maso 2 x 1020 kg in 4 x 1020 kg, ima razdaljo med središčema obeh planetov 2 x 105 km. Nato izračunajte velikost privlačne sile med obema planetoma!
Odgovor:
m1 = 2 x 1020 kg
m2 = 4 x 1020 kg
r = 2 x 105 km = 2 x 108 m
F = Gm1.m2r2
F = 6.672,10-112.1020 x 4.1020(2.108)2
F = 1,33,1014 N
3. Razmerje jakosti do gravitacijskega polja zemlje za dva predmeta, pri čemer je eden na zemeljski površini, drugi pa na nadmorski višini R od zemeljske površine (R = zemeljski polmer), je?
Odgovor:
r1 = R (na zemeljski površini)
r2 = R + 12R = 32R
Primerjaj dve enačbi gravitacijskega polja:
g1g2 = G.mr12
G.mr12 = r22 r12
g1g2 = (3/2 R) 2
R2 = 9: 4
Torej razmerje medan gravitacijskega polja 9: 4
4. Zemlja ima zaradi gravitacije 9,8 m / s2 pospešek. Kolikšna je vrednost pospeška zaradi gravitacije glede na višino R od zemeljske površine? (R: zemeljski polmer)
Odgovor:
Je znan:
h = R
g = 9,8 m / s2
Odgovor:
g '= G M / (R + h) 2
g '= G M / (2R) 2
g '= g / 4
g '= 2,45 m / s2
Tako je mogoče sklepati, če je vrednost gravitacije, ki se dogaja na predmetih na višini R je 2,45 m / s2.
5. Znano je, da obstajata 2 planeta z različnimi masami, in sicer 4 × 1020 kg in 2 × 1020 kg. Planeta sta oddaljena 2 × 105 km. Kolikšna je gravitacijska sila med obema planetoma?
Odgovor:
m1 = 2 x 1020 kg
m2 = 4 x 1020 kg
r = 2 x 105 km = 2 x 108 m
F = G m1.m2r2
F = 6.672,10-11 2,1020 x 4,1020 (2,108) 2
F = 1,33,1014 N