Sisu
Gravitatsioon on kõikjal - nii sõna otseses mõttes kui ka planeedi ümbritsevate inimeste igapäevastes teadlikes tegudes. On raske või võimatu ette kujutada, et elatakse maailmas, mis pole vaba selle mõjudest, või isegi sellises maailmas, kus mõjusid nägi välja "väike" summa - ütleme, "ainult" umbes 25 protsenti. Noh, kujutage endale ette, et te ei suuda hüpata piisavalt kõrgele, et puudutada 10-jalga kõrgust korvpalli, et saaksite kerge vaevaga libiseda; see oleks umbes see, mida hüppevõime 25-protsendiline suurenemine tänu vähenenud raskusele pakuks tohutule hulgale inimestele!
Üks neljast põhilisest füüsikalisest jõudust mõjutab gravitatsioon igat inseneriettevõtet, mille inimesed on kunagi võtnud, eriti majanduse valdkonnas. Gravitatsioonijõu arvutamise ja sellega seotud probleemide lahendamise oskus on sissejuhatava füüsilise teaduse kursuste põhiline ja oluline oskus.
Gravitatsiooni jõud
Keegi ei saa täpselt öelda, mis gravitatsioon "on", kuid seda on võimalik kirjeldada matemaatiliselt ning teiste füüsikaliste suuruste ja omaduste osas. Gravitatsioon on üks neljast looduses olevast põhijõust, ülejäänud on tugevad ja nõrgad tuumajõud (mis toimivad aatomisisesel tasemel) ja elektromagnetiline jõud. Gravitatsioon on neljast kõige nõrgem, kuid sellel on tohutu mõju sellele, kuidas universum ise seda struktureerib.
Matemaatiliselt raskusjõud njuutonites (või samaväärselt, kg m / s)2) mis tahes kahe massiobjekti vahel M1 ja M2 eraldatud r meetrit väljendatakse järgmiselt:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
kus universaalne gravitatsioonikonstant G = 6.67 × 10-11 N m2/ kg2.
Gravitatsioon seletatud
Suurus g Mis tahes "massiivse" objekti (st galaktika, täht, planeet, kuu jne) gravitatsioonivälja väljendatakse matemaatiliselt suhte abil:
g = frac {GM} {d ^ 2}kus G on just määratletud konstant, M on objekti mass ja d on kaugus objekti ja välja mõõtmise punkti vahel. Näete, vaadates väljendit Fgrav seda g on jõuühikud jagatud massiga, kuna võrrand on g on põhiliselt gravitatsioonivõrrandi jõud (võrrand Fgrav) väiksema objekti massi arvestamata.
Muutuja g seetõttu on kiirendusühikud. Maa pinna lähedal on Maa gravitatsioonijõust tulenev kiirendus 9,8 meetrit sekundis sekundis ehk 9,8 m / s2. Kui otsustate minna füüsikateadustes kaugele, näete seda arvu rohkem kordi, kui suudate loota.
Gravitatsioonivormi tõttu tekkiv jõud
Ülaltoodud kahe jaotise valemite ühendamine loob seose
F = mgkus g = 9,8 m / s2 Maal. See on Newtoni teise liikumisseaduse, st
F = maRaskuskiirenduse valemit saab tavapärasel viisil kasutada niinimetatud Newtoni liikumisvõrranditega, mis seovad massi (m), kiirus (v), lineaarne asend (x), vertikaalne asend (y), kiirendus (a) ja kellaaeg (t). St täpselt nii d = (1/2)kell2, vahemaa, mille objekt läbib ajas t antud kiirenduse mõjul joonel vahemaa y objekt langeb aja jooksul gravitatsiooni jõu alla t on antud avaldisega d = (1/2)gt2või 4.9_t_2 objektide jaoks, mis jäävad Maa gravitatsiooni mõju alla.