Περιεχόμενο
Η βαρύτητα είναι παντού - τόσο κυριολεκτικά όσο και στα καθημερινά συνειδητά πράγματα των ανθρώπων γύρω από τον πλανήτη. Είναι δύσκολο ή αδύνατο να φανταστεί κανείς ότι ζει κανείς σε έναν κόσμο ελεύθερο από τα αποτελέσματά του ή ακόμα και σε ένα σημείο όπου τα αποτελέσματα ελιγμούνταν από ένα "μικρό" ποσό - ας πούμε "μόνο" περίπου το 25%. Λοιπόν, φανταστείτε τον εαυτό σας να πηγαίνει από το να μην είναι αρκετά σε θέση να πηδήξει αρκετά υψηλά για να αγγίξει ένα 10-πόδι-υψηλό χείλος μπάσκετ να είναι σε θέση να χτυπήσει-βυθιστεί με ευκολία? αυτό είναι για το τι κέρδος 25 τοις εκατό στην ικανότητα άλμα χάρη στη μειωμένη βαρύτητα θα παρέχει ένα τεράστιο αριθμό ανθρώπων!
Μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις φυσικές δυνάμεις, επηρεάζει τη βαρύτητα κάθε ανθρωπιστικής επιχείρησης που έχουν κάνει ποτέ οι άνθρωποι, ειδικά στον τομέα των οικονομικών. Η ικανότητά του να υπολογίζει τη δύναμη της βαρύτητας και να επιλύει συναφή προβλήματα είναι μια βασική και ουσιαστική ικανότητα στις εισαγωγικές φυσικές επιστήμες.
Η Δύναμη της Βαρύτητας
Κανείς δεν μπορεί να πει τι ακριβώς είναι η βαρύτητα, αλλά είναι δυνατόν να το περιγράψουμε μαθηματικά και σε σχέση με άλλες φυσικές ποσότητες και ιδιότητες. Η βαρύτητα είναι μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις στη φύση, οι άλλες είναι οι ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις (οι οποίες λειτουργούν στο ενδο-ατομικό επίπεδο) και η ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Η βαρύτητα είναι η ασθενέστερη από τις τέσσερις, αλλά έχει τεράστια επίδραση στο πώς δομήθηκε το ίδιο το σύμπαν.
Μαθηματικά, η δύναμη της βαρύτητας σε Newton (ή ισοδύναμα, kg m / s2) μεταξύ οποιωνδήποτε δύο αντικειμένων μάζας Μ1 και Μ2 διαχωρίζονται από r μετρητών εκφράζεται ως:
F_ {grav}} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
όπου το Παγκόσμιος σταθερά βαρύτητας σολ = 6.67 × 10-11 Ν m2/κιλό2.
Βαρύτητα εξηγείται
Το μέγεθος σολ του βαρυτικού πεδίου οποιουδήποτε "μαζικού" αντικειμένου (δηλαδή ενός γαλαξία, αστέρα, πλανήτη, φεγγάρι κ.λπ.) εκφράζεται μαθηματικά από τη σχέση:
g = frac {GM} {d ^ 2}που σολ είναι η σταθερά ακριβώς καθορισμένη, Μ είναι η μάζα του αντικειμένου και ρε είναι η απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και του σημείου μέτρησης του πεδίου. Μπορείτε να δείτε βλέποντας την έκφραση για φάσοβαρή ότι σολ έχει μονάδες δύναμης διαιρούμενες με μάζα, δεδομένου ότι η εξίσωση για σολ είναι ουσιαστικά η δύναμη της εξίσωσης βαρύτητας (η εξίσωση για την φάσοβαρή) χωρίς να υπολογίζεται η μάζα του μικρότερου αντικειμένου.
Η μεταβλητή σολ έχει επομένως μονάδες επιτάχυνσης. Κοντά στην επιφάνεια της Γης, η επιτάχυνση λόγω της βαρυτικής δύναμης της Γης είναι 9,8 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο ή 9,8 m / s2. Εάν αποφασίσετε να πάτε μακριά στη φυσική επιστήμη, θα δείτε αυτό το νούμερο περισσότερες φορές από ό, τι μπορείτε να μετρήσετε.
Δύναμη λόγω της σύνθεσης βαρύτητας
Ο συνδυασμός των τύπων στις δύο παραπάνω ενότητες δημιουργεί τη σχέση
F = mgπου σολ = 9,8 m / s2 στη γη. Αυτή είναι μια ειδική περίπτωση του Νιούτονι δεύτερου νόμου κίνησης, δηλαδή
F = maΟ τύπος επιτάχυνσης της βαρύτητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τον συνήθη τρόπο με τις αποκαλούμενες Νευτώνες εξισώσεις κίνησης που αφορούν τη μάζα (Μ), ταχύτητα (v), γραμμική θέση (Χ), κάθετη θέση (y), επιτάχυνση (ένα) και την ώρα (t). Δηλαδή, ακριβώς όπως ρε = (1/2)στο2, η απόσταση ενός αντικειμένου θα ταξιδέψει εγκαίρως t σε μια γραμμή κάτω από τη δύναμη μιας δεδομένης επιτάχυνσης, την απόσταση y ένα αντικείμενο θα πέσει κάτω από τη δύναμη της βαρύτητας στο χρόνο t αποδίδεται από την έκφραση ρε = (1/2)gt;2, ή 4.9_t_2 για αντικείμενα που υπάγονται στην επίδραση της βαρύτητας της Γης.