Hur man beräknar tyngdkraften

Innehåll

• Tyngdkraften
• Gravity Explained
• Kraft på grund av tyngdkraftsformel
• tips

Tyngdekraften finns överallt - både bokstavligen och i de vardagliga medvetna handlingarna hos människor runt planeten. Det är svårt eller omöjligt att föreställa sig att leva i en värld fri från dess effekter, eller till och med i en där effekterna justerades av en "liten" mängd - säg "bara" cirka 25 procent. Tänk dig själv att du kommer från att inte riktigt kunna hoppa tillräckligt högt för att röra en 10 fot hög basketkanten till att kunna smälla-dunk med lätthet; detta handlar om vad en 25-procentig vinst i hoppförmåga tack vare minskad tyngdkraft skulle ge ett stort antal människor!

En av de fyra grundläggande fysiska krafterna påverkar allvar all teknikföretag som människor någonsin har genomfört, särskilt inom ekonomin. Att kunna beräkna tyngdkraften och lösa relaterade problem är en grundläggande och väsentlig färdighet i inledande fysiska vetenskapskurser.

Tyngdkraften

Ingen kan säga exakt vad tyngdkraften "är", men det är möjligt att beskriva det matematiskt och i termer av andra fysiska mängder och egenskaper. Tyngdkraften är en av de fyra grundläggande krafterna i naturen, de andra är de starka och svaga kärnkrafterna (som arbetar på den atomära nivån) och den elektromagnetiska kraften. Tyngdkraften är den svagaste av de fyra, men har enormt inflytande på hur universumet självt strukturerade det.

Matematiskt är tyngdekraften i Newton (eller motsvarande kg m / s)²) mellan alla två massobjekt M₁ och M₂ åtskilda av r meter uttrycks som:

F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

där den universell gravitationskonstant G = 6.67 × 10^-11 N m²/ kg².

Gravity Explained

Magnituden g av gravitationsfältet för varje "massivt" objekt (det vill säga en galax, stjärna, planet, måne, etc.) uttrycks matematiskt av förhållandet:

g = frac {GM} {d ^ 2}

var G är konstanten just definierad, M är föremålets massa och d är avståndet mellan objektet och den punkt där fältet mäts. Du kan se genom att titta på uttrycket för F_grav den där g har kraftenheter dividerat med massa, eftersom ekvationen för g är huvudsakligen tyngdkraftsekvationens kraft (ekvationen för F_grav) utan att redovisa massan för det mindre objektet.

Variabeln g har därför accelerationsenheter. Nära jordytan är accelerationen på grund av jordens gravitationskraft 9,8 meter per sekund per sekund, eller 9,8 m / s². Om du bestämmer dig för att gå långt inom fysikalisk vetenskap, kommer du att se denna siffra fler gånger än du kommer att kunna räkna.

Kraft på grund av tyngdkraftsformel

Att kombinera formlerna i ovanstående två avsnitt ger sambandet

F = mg

var g = 9,8 m / s² på jorden. Detta är ett speciellt fall av Newtons andra lag om rörelse, vilket är

F = ma

Tyngdkraftsaccelerationsformeln kan användas på vanligt sätt med de så kallade Newtons rörelseekvationer som relaterar massan (m), hastighet (v), linjärt läge (x), vertikal position (y), acceleration (en) och tid (t). Det är precis som d = (1/2)på², avståndet ett objekt kommer att resa i tid t i en linje under kraften av en given acceleration avståndet y ett föremål kommer att falla under tyngdkraften i tid t erhålls av uttrycket d = (1/2)gt²eller 4,9_t_² för föremål som faller under påverkan av jordens gravitation.

tips