Innhold
Tyngdekraften er overalt - både bokstavelig og i hverdagens bevisste gjøring av mennesker rundt om på planeten. Det er vanskelig eller umulig å forestille seg å leve i en verden fri for virkningene, eller til og med i en der effektene ble forskjøvet av en "liten" mengde - si "bare" rundt 25 prosent. Tenk deg at du går fra ikke helt å være i stand til å hoppe høyt nok til å berøre en 10 fots høy basketballfelg til å kunne smelle-dunk med letthet; Dette handler om hva en gevinst på 25 prosent i sprangevnen takket være redusert tyngdekraft vil gi et stort antall mennesker!
En av de fire grunnleggende fysiske kreftene, påvirker tyngdekraften enhver ingeniørvirksomhet mennesker noensinne har påtatt seg, spesielt innen økonomien. Å kunne beregne tyngdekraften og løse relaterte problemer er en grunnleggende og essensiell ferdighet i introduksjonskurs i fysikkvitenskap.
Tyngdekraften
Ingen kan si nøyaktig hva tyngdekraften "er", men det er mulig å beskrive det matematisk og med tanke på andre fysiske mengder og egenskaper. Tyngdekraften er en av de fire grunnleggende kreftene i naturen, de andre er de sterke og svake atomkreftene (som opererer på det intraatomiske nivået) og den elektromagnetiske kraften. Tyngdekraften er den svakeste av de fire, men har enorm innflytelse på hvordan universet selv strukturerte det.
Matematisk sett er tyngdekraften i Newton (eller tilsvarende kg m / s)2) mellom alle to masseobjekter M1 og M2 atskilt av r meter er uttrykt som:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}hvor i universell gravitasjonskonstant G = 6.67 × 10-11 N m2/ kg2.
Tyngdekraften forklart
Størrelsen g av gravitasjonsfeltet til enhver "massiv" gjenstand (det vil si en galakse, stjerne, planet, måne, etc.) uttrykkes matematisk av forholdet:
g = frac {GM} {d ^ 2}hvor G er konstanten nettopp definert, M er massen til objektet og d er avstanden mellom objektet og punktet hvor feltet måles. Du kan se ved å se på uttrykket for FGrav at g har kraftenheter delt på masse, siden ligningen for g er i hovedsak kraften i gravitasjonsligningen (ligningen for FGrav) uten å gjøre rede for massen til den mindre gjenstanden.
Variabelen g har derfor akselerasjonsenheter. Nær jordens overflate er akselerasjonen på grunn av jordas gravitasjonskraft 9,8 meter per sekund, eller 9,8 m / s2. Hvis du bestemmer deg for å gå langt innen fysikkvitenskap, vil du se dette tallet flere ganger enn du vil kunne telle.
Kraft på grunn av gravitasjonsformel
Ved å kombinere formlene i de to ovennevnte seksjonene får du forholdet
F = mghvor g = 9,8 m / s2 på jorden. Dette er et spesielt tilfelle av Newtons andre lov om bevegelse, som er
F = maTyngdekrakselerasjonsformelen kan brukes på vanlig måte med de såkalte newtonske bevegelsesligningene som relaterer masse (m), hastighet (v), lineær stilling (x), vertikal stilling (y), akselerasjon (en) og tid (t). Det vil si, akkurat som d = (1/2)på2, avstanden et objekt vil reise i tid t i en linje under kraften fra en gitt akselerasjon, avstanden y et objekt vil falle under tyngdekraften i tid t blir gitt av uttrykket d = (1/2)gt2, eller 4.9_t_2 for gjenstander som faller under påvirkning av jordens tyngdekraft.