გრავიტაცია ფიზიკის ერთ -ერთი ფუნდამენტური ძალაა. გრავიტაციის ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტი ის არის, რომ ის უნივერსალურია: ყველა ობიექტს აქვს გრავიტაციული ძალა, რომელიც იზიდავს სხვა ობიექტებს. გრავიტაციული ძალის სიდიდე დამოკიდებულია მასაზე და მანძილზე ორ ობიექტს შორის.
ნაბიჯი
მე -2 ნაწილი 1: სიმძიმის ძალის გამოთვლა ორ ობიექტს შორის
ნაბიჯი 1. განვსაზღვროთ ობიექტისკენ მიმავალი გრავიტაციული ძალის განტოლება, Fგრავი = (გრ1მ2)/დ2.
იმისათვის, რომ შეძლოთ საგნის გრავიტაციული ძალის გამოთვლა, ეს განტოლება ასევე ითვალისწინებს ორი ობიექტის მასას და მათ დაშორებას ერთმანეთისგან. განტოლების ცვლადები აღწერილია ქვემოთ.
- ფგრავი არის გრავიტაციული ძალა
- G არის უნივერსალური გრავიტაციული მუდმივი 6,673 x 10-11 ნმ2/კგ2
- მ1 არის პირველი ობიექტის მასა
- მ2 არის მეორე ობიექტის მასა
- d არის მანძილი ორი ობიექტის ცენტრებს შორის
- ხანდახან დ – ს ნაცვლად გვხვდება ასო r. ეს ორი სიმბოლო წარმოადგენს მანძილს ორ ობიექტს შორის.
ნაბიჯი 2. გამოიყენეთ შესაბამისი მეტრული ერთეულები
ამ განტოლებისთვის თქვენ უნდა გამოიყენოთ მეტრული ერთეულები. ობიექტის მასა უნდა იყოს კილოგრამებში (კგ), ხოლო ობიექტებს შორის მანძილი უნდა იყოს მეტრებში (მ). სანამ გააგრძელებთ, ეს ერთეულები უნდა გადააკეთოთ მეტრულ ერთეულებად
ნაბიჯი 3. განსაზღვრეთ მოცემული ობიექტის მასა
მცირე ზომის ობიექტებისთვის, თქვენ შეგიძლიათ აწონოთ ისინი, რათა დადგინდეს მათი წონა კილოგრამებში. დიდი ობიექტებისთვის, შეგიძლიათ მოიძიოთ სავარაუდო მასა მაგიდაზე ან ინტერნეტში. ფიზიკის პრობლემებში, როგორც წესი, ობიექტის მასა იქნება ნათქვამი.
ნაბიჯი 4. გაზომეთ მანძილი ორ ობიექტს შორის
თუ თქვენ ცდილობთ გამოთვალოთ გრავიტაციული ძალა ობიექტსა და დედამიწას შორის, თქვენ უნდა იცოდეთ რამდენად შორს არის ეს ობიექტი დედამიწის ცენტრიდან.
- მანძილი დედამიწის ზედაპირიდან დედამიწის ცენტრამდე არის დაახლოებით 6.38 x 106 მ
- თქვენ შეგიძლიათ მოიძიოთ ცხრილები ან სხვა წყაროები ინტერნეტში, რომლებიც გეუბნებიან დედამიწის ცენტრიდან დედამიწის ზედაპირის სხვადასხვა სიმაღლეზე მდებარე ობიექტებამდე სავარაუდო მანძილზე.
ნაბიჯი 5. დაასრულეთ გაანგარიშება
თუ თქვენ განისაზღვრეთ ცვლადები განტოლებაში, მოგერიდებათ შეიყვანოთ ისინი ამოსახსნელად. დარწმუნდით, რომ ყველა ცვლადი არის მეტრულ ერთეულებში და სწორად არის მასშტაბირებული. მასა უნდა იყოს კილოგრამებში და მანძილი უნდა იყოს მეტრებში. ამოხსენი განტოლებები გამოთვლების სწორი თანმიმდევრობით.
- მაგალითად, განსაზღვრეთ ადამიანის გრავიტაციული ძალა, რომლის მასა დედამიწის ზედაპირიდან 68 კგ -ია. დედამიწის მასა არის 5.98 x 1024 კგ.
- დარწმუნდით, რომ ყველა ცვლადი არის სწორ ერთეულებში. მ1 = 5, 98 x 1024 კგ, მ2 = 68 კგ, G = 6.673 x 10-11 ნმ2/კგ2და d = 6, 38 x 106 მ
- დაწერე შენი განტოლება: Fგრავი = (გრ1მ2)/დ2 = [(6, 67 x 10-11) x 68 x (5, 98 x 1024)]/(6, 38 x 106)2
- გავამრავლოთ ორი ობიექტის მასა, რომელიც გათვალისწინებულია. 68 x (5, 98 x 1024) = 4.06 x 1026
- გავამრავლოთ შედეგი მ1 და მ2 გრავიტაციული მუდმივობით გ. (4.06 x 1026) x (6.67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- მოათავსეთ მანძილი ორ ობიექტს შორის. (6, 38 x 106)2 = 4.07 x 1013
- შედეგის გაზიარება G x m1 x მ2 მანძილი კვადრატში, რათა მივიღოთ გრავიტაციული ძალა ნიუტონში (N). 2, 708 x 1016/4, 07 x 1013 = 665 ნ
- მისი გრავიტაციული ძალაა 665 ნ.
ნაწილი 2 2: დედამიწის სიმძიმის ძალის გამოთვლა
ნაბიჯი 1. გაიაზრეთ ნიუტონის მეორე კანონი, F = ma
ნიუტონის მეორე კანონი აცხადებს, რომ ობიექტის აჩქარება პირდაპირ პროპორციულია მასზე მოქმედ წმინდა ძალაზე და უკუპროპორციულია მის მასაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ობიექტზე მოქმედი ძალა უფრო დიდია ვიდრე საპირისპირო მიმართულებით მოქმედი ძალა, მაშინ ობიექტი გადავა უფრო ძლიერი ძალით.
- ეს კანონი შეიძლება შეჯამდეს F = ma განტოლებით, სადაც F არის ძალა, m არის ობიექტის მასა და a არის აჩქარება.
- ამ კანონის წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ დედამიწის ზედაპირზე არსებული ყველა ობიექტის გრავიტაციული ძალა, გრავიტაციის გამო ცნობილი აჩქარების გამოყენებით.
ნაბიჯი 2. იპოვეთ აჩქარება დედამიწის გრავიტაციის გამო
დედამიწაზე, გრავიტაციის ძალა იწვევს ყველა ობიექტის აჩქარებას 9.8 მ/წმ2რა დედამიწის ზედაპირზე შეგვიძლია გამოვიყენოთ გამარტივებული განტოლება: Fგრავი = მგ გრავიტაციული ძალის გამოსათვლელად.
თუ გსურთ გრავიტაციული ძალების უფრო ზუსტი რაოდენობის ცოდნა, მაინც შეგიძლიათ გამოიყენოთ ფორმულა წინა საფეხურზე, Fგრავი = (GMდედამიწამ)/დ2 გრავიტაციული ძალის დასადგენად.
ნაბიჯი 3. გამოიყენეთ შესაბამისი მეტრული ერთეულები
ამ განტოლებისთვის თქვენ უნდა გამოიყენოთ მეტრული ერთეულები. ობიექტის მასა უნდა იყოს კილოგრამებში (კგ) და ობიექტებს შორის მანძილი უნდა იყოს მეტრებში (მ). სანამ გააგრძელებთ, ეს ერთეულები უნდა გადააკეთოთ მეტრულ ერთეულებად.
ნაბიჯი 4. განსაზღვრეთ მოცემული ობიექტის მასა
მცირე ზომის ობიექტებისთვის, თქვენ შეგიძლიათ აწონოთ ისინი, რათა დადგინდეს მათი წონა კილოგრამებში. დიდი ობიექტებისთვის, შეგიძლიათ მოიძიოთ სავარაუდო მასა მაგიდაზე ან ინტერნეტში. ფიზიკის პრობლემებში, როგორც წესი, ობიექტის მასა იქნება ნათქვამი.
ნაბიჯი 5. დაასრულეთ გაანგარიშება
თუ თქვენ განისაზღვრეთ ცვლადები განტოლებაში, მოგერიდებათ შეიყვანოთ ისინი ამოსახსნელად. დარწმუნდით, რომ ყველა ცვლადი არის მეტრულ ერთეულებში და სწორად არის მასშტაბირებული. მასა უნდა იყოს კილოგრამებში და მანძილი უნდა იყოს მეტრებში. ამოხსენი განტოლებები გამოთვლების სწორი თანმიმდევრობით.
- შევეცადოთ გამოვიყენოთ განტოლება წინა საფეხურზე და ვნახოთ რამდენად ახლოსაა შედეგები. დაადგინეთ 68 გ მასის მქონე ადამიანის გრავიტაციული ძალა დედამიწის ზედაპირზე.
- დარწმუნდით, რომ ყველა ცვლადი არის სწორ ერთეულებში: m = 68 კგ, g = 9.8 მ/წმ2.
- ჩამოწერეთ ფორმულა. ფგრავი = მგ = 68*9, 8 = 666 ნ
- ფორმულის გამოყენებით F = mg გრავიტაციული ძალაა 666 N, ხოლო წინა საფეხურის ფორმულის შედეგი არის 665 N. როგორც ხედავთ, ორი შედეგი თითქმის ერთნაირია.
Რჩევები
- ამ ორმა ფორმულამ უნდა გასცეს ერთი და იგივე პასუხი, მაგრამ უფრო მოკლე და მარტივი ფორმულა უფრო ადვილი გამოსაყენებელია პლანეტის ზედაპირზე არსებული ობიექტების განხილვისას.
- გამოიყენეთ პირველი ფორმულა, თუ არ იცით აჩქარება პლანეტაზე გრავიტაციის გამო, ან თქვენ ითვლით გრავიტაციულ ძალას ორ ძალიან დიდ ობიექტს შორის, როგორიცაა მთვარე ან პლანეტები.
