Fórmula de cálculo da gravidade. Lei da gravidade

« Física - 10º ano"

Por que a lua se move ao redor da terra?
O que acontece se a lua parar?
Por que os planetas giram em torno do sol?

No Capítulo 1, foi discutido em detalhes que o globo transmite a mesma aceleração a todos os corpos próximos à superfície da Terra - a aceleração de queda livre. Mas se o globo transmite aceleração ao corpo, então, de acordo com a segunda lei de Newton, ele age sobre o corpo com alguma força. A força com que a terra age sobre o corpo é chamada gravidade. Primeiro, vamos encontrar essa força e depois considerar a força da gravitação universal.

A aceleração do módulo é determinada pela segunda lei de Newton:

No caso geral, depende da força que atua sobre o corpo e sua massa. Como a aceleração da queda livre não depende da massa, fica claro que a força da gravidade deve ser proporcional à massa:

A quantidade física é a aceleração de queda livre, é constante para todos os corpos.

Com base na fórmula F = mg, você pode especificar um método simples e prático para medir as massas dos corpos comparando a massa de um determinado corpo com a unidade padrão de massa. A razão das massas de dois corpos é igual à razão das forças da gravidade que atuam sobre os corpos:

Isso significa que as massas dos corpos são as mesmas se as forças da gravidade que atuam sobre eles são as mesmas.

Esta é a base para a determinação de massas por pesagem em uma balança de mola ou balança. Ao garantir que a força de pressão do corpo sobre a balança, igual à força da gravidade aplicada ao corpo, seja equilibrada pela força de pressão dos pesos nas outras balanças, igual à força da gravidade aplicada aos pesos , determinamos assim a massa do corpo.

A força da gravidade agindo sobre um determinado corpo próximo à Terra pode ser considerada constante apenas em uma certa latitude próxima à superfície da Terra. Se o corpo for levantado ou movido para um local com uma latitude diferente, a aceleração da queda livre e, portanto, a força da gravidade mudarão.


A força da gravidade.

Newton foi o primeiro a provar rigorosamente que o motivo que causa a queda de uma pedra na Terra, o movimento da Lua ao redor da Terra e os planetas ao redor do Sol, é o mesmo. isto força gravitacional agindo entre quaisquer corpos do Universo.

Newton chegou à conclusão de que, se não fosse pela resistência do ar, a trajetória de uma pedra atirada de uma montanha alta (Fig. 3.1) com uma certa velocidade poderia se tornar tal que nunca atingiria a superfície da Terra, mas mover-se em torno dele como os planetas descrevem suas órbitas no céu.

Newton encontrou essa razão e foi capaz de expressá-la com precisão na forma de uma fórmula - a lei da gravitação universal.

Como a força da gravitação universal transmite a mesma aceleração a todos os corpos, independentemente de sua massa, ela deve ser proporcional à massa do corpo sobre o qual atua:

“A gravidade existe para todos os corpos em geral e é proporcional à massa de cada um deles... todos os planetas gravitam uns em direção aos outros...” I. Newton

Mas como, por exemplo, a Terra age sobre a Lua com uma força proporcional à massa da Lua, então a Lua, de acordo com a terceira lei de Newton, deve agir sobre a Terra com a mesma força. Além disso, essa força deve ser proporcional à massa da Terra. Se a força gravitacional é verdadeiramente universal, então, do lado de um dado corpo, qualquer outro corpo deve sofrer a ação de uma força proporcional à massa desse outro corpo. Consequentemente, a força da gravitação universal deve ser proporcional ao produto das massas dos corpos que interagem. Disto segue a formulação da lei da gravitação universal.

Lei da gravidade:

A força de atração mútua de dois corpos é diretamente proporcional ao produto das massas desses corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles:

O fator de proporcionalidade G é chamado constante gravitacional.

A constante gravitacional é numericamente igual à força de atração entre dois pontos materiais com massa de 1 kg cada, se a distância entre eles for de 1 m. Afinal, com massas m 1 \u003d m 2 \u003d 1 kg e uma distância r \u003d 1 m, obtemos G \u003d F (numericamente).

Deve-se ter em mente que a lei da gravitação universal (3.4) como lei universal é válida para pontos materiais. Nesse caso, as forças de interação gravitacional são direcionadas ao longo da linha que liga esses pontos (Fig. 3.2, a).

Pode-se mostrar que corpos homogêneos com a forma de uma bola (mesmo que não possam ser considerados pontos materiais, Fig. 3.2, b) também interagem com a força definida pela fórmula (3.4). Neste caso, r é a distância entre os centros das bolas. As forças de atração mútua estão em uma linha reta que passa pelos centros das bolas. Tais forças são chamadas central. Os corpos cuja queda na Terra geralmente consideramos são muito menores que o raio da Terra (R ≈ 6400 km).

Tais corpos, independentemente de sua forma, podem ser considerados como pontos materiais e a força de sua atração para a Terra pode ser determinada pela lei (3.4), tendo em vista que r é a distância do corpo dado ao centro do corpo. Terra.

Uma pedra lançada à Terra se desviará sob a ação da gravidade de um caminho reto e, tendo descrito uma trajetória curva, finalmente cairá na Terra. Se você arremessá-lo com mais velocidade, ele cairá ainda mais.” I. Newton

Definição da constante gravitacional.


Agora vamos descobrir como você pode encontrar a constante gravitacional. Em primeiro lugar, observe que G tem um nome específico. Isso se deve ao fato de que as unidades (e, portanto, os nomes) de todas as quantidades incluídas na lei da gravitação universal já foram estabelecidas anteriormente. A lei da gravitação dá uma nova conexão entre quantidades conhecidas com certos nomes de unidades. É por isso que o coeficiente acaba sendo um valor nomeado. Usando a fórmula da lei da gravitação universal, é fácil encontrar o nome da unidade da constante gravitacional no SI: N m 2 / kg 2 \u003d m 3 / (kg s 2).

Para quantificar G, é necessário determinar independentemente todas as quantidades incluídas na lei da gravitação universal: massas, força e distância entre os corpos.

A dificuldade está no fato de que as forças gravitacionais entre corpos de pequenas massas são extremamente pequenas. É por esta razão que não notamos a atração de nosso corpo pelos objetos ao redor e a atração mútua dos objetos entre si, embora as forças gravitacionais sejam as mais universais de todas as forças da natureza. Duas pessoas pesando 60 kg a uma distância de 1 m uma da outra são atraídas com uma força de apenas cerca de 10 -9 N. Portanto, para medir a constante gravitacional, são necessários experimentos bastante sutis.

A constante gravitacional foi medida pela primeira vez pelo físico inglês G. Cavendish em 1798 usando um dispositivo chamado balança de torção. O esquema da balança de torção é mostrado na Figura 3.3. Um balancim leve com dois pesos idênticos nas extremidades é suspenso em um fino fio elástico. Duas bolas pesadas estão fixas imóveis nas proximidades. As forças gravitacionais atuam entre pesos e bolas imóveis. Sob a influência dessas forças, o balancim gira e torce o fio até que a força elástica resultante se torne igual à força gravitacional. O ângulo de torção pode ser usado para determinar a força de atração. Para fazer isso, você só precisa conhecer as propriedades elásticas do fio. As massas dos corpos são conhecidas e a distância entre os centros dos corpos em interação pode ser medida diretamente.

A partir desses experimentos, o seguinte valor para a constante gravitacional foi obtido:

G \u003d 6,67 10 -11 N m 2 / kg 2.

Somente no caso em que corpos de massas enormes interagem (ou pelo menos a massa de um dos corpos é muito grande), a força gravitacional atinge um grande valor. Por exemplo, a Terra e a Lua são atraídas uma pela outra com uma força F ≈ 2 10 20 N.


Dependência da aceleração de queda livre de corpos em latitude geográfica.


Uma das razões para o aumento da aceleração da gravidade ao mover o ponto onde o corpo está localizado do equador para os pólos é que o globo é um pouco achatado nos pólos e a distância do centro da Terra à sua superfície em os pólos é menor do que no equador. Outra razão é a rotação da Terra.


Igualdade das massas inerciais e gravitacionais.


A propriedade mais marcante das forças gravitacionais é que elas transmitem a mesma aceleração a todos os corpos, independentemente de suas massas. O que você diria sobre um jogador de futebol cujo chute aceleraria igualmente uma bola de couro comum e um peso de um quilo? Todo mundo vai dizer que é impossível. Mas a Terra é apenas um “jogador de futebol extraordinário”, com a única diferença de que seu efeito sobre os corpos não tem o caráter de um impacto de curto prazo, mas continua continuamente por bilhões de anos.

Na teoria de Newton, a massa é a fonte do campo gravitacional. Estamos no campo gravitacional da Terra. Ao mesmo tempo, também somos fontes do campo gravitacional, mas devido ao fato de nossa massa ser muito menor que a massa da Terra, nosso campo é muito mais fraco e os objetos ao redor não reagem a ele.

A propriedade incomum das forças gravitacionais, como já dissemos, é explicada pelo fato de que essas forças são proporcionais às massas de ambos os corpos em interação. A massa do corpo, que está incluída na segunda lei de Newton, determina as propriedades inerciais do corpo, ou seja, sua capacidade de adquirir uma certa aceleração sob a ação de uma determinada força. isto massa inercial m e.

Ao que parece, que relação pode ter com a capacidade dos corpos de atrair uns aos outros? A massa que determina a capacidade dos corpos de se atrairem é a massa gravitacional m r .

Não decorre da mecânica newtoniana que as massas inerciais e gravitacionais sejam as mesmas, isto é, que

m e = mr. (3.5)

A igualdade (3.5) é uma consequência direta da experiência. Isso significa que se pode simplesmente falar da massa de um corpo como uma medida quantitativa de suas propriedades inerciais e gravitacionais.

A gravidade é a quantidade pela qual um corpo é atraído para a Terra sob a influência de sua atração. Este indicador depende diretamente do peso de uma pessoa ou da massa de um objeto. Quanto mais peso, mais alto ele é. Neste artigo, explicaremos como encontrar a força da gravidade.

De um curso de física escolar: a força da gravidade é diretamente proporcional ao peso do corpo. Você pode calcular o valor usando a fórmula F \u003d m * g, onde g é um coeficiente igual a 9,8 m / s 2. Assim, para uma pessoa que pesa 100 kg, a força de atração é de 980. Vale ressaltar que na prática tudo é um pouco diferente e muitos fatores afetam a gravidade.

Fatores que afetam a gravidade:

  • distância do solo;
  • a localização geográfica do corpo;
  • Horas do dia.
Lembre-se de que no pólo norte a constante g não é 9,8, mas 9,83. Isso é possível devido à presença de depósitos minerais na terra que possuem propriedades magnéticas. O coeficiente aumenta ligeiramente em locais de depósitos de minério de ferro. No equador, o coeficiente é 9,78. Se o corpo não estiver no solo ou em movimento, para determinar a força de atração, é necessário conhecer a aceleração do objeto. Para fazer isso, você pode usar dispositivos especiais - um cronômetro, velocímetro ou acelerômetro. Para calcular a aceleração, determine as velocidades final e inicial do objeto. Subtraia a velocidade inicial do valor final e divida a diferença resultante pelo tempo que o objeto levou para percorrer a distância. Você pode calcular a aceleração movendo um objeto. Para fazer isso, você precisa mover o corpo do repouso. Agora multiplique a distância por dois. Divida o valor resultante pelo quadrado do tempo. Este método de cálculo da aceleração é adequado se o corpo estiver inicialmente em repouso. Se houver um velocímetro, para determinar a aceleração, é necessário elevar ao quadrado as velocidades inicial e final do corpo. Encontre a diferença entre os quadrados das velocidades final e inicial. Divida o resultado pelo tempo multiplicado por 2. Se o corpo se move em um círculo, então ele tem sua própria aceleração, mesmo com velocidade constante. Para encontrar a aceleração, eleve a velocidade do corpo ao quadrado e divida pelo raio do círculo ao longo do qual ele está se movendo. O raio deve ser especificado em metros.


Use o acelerômetro para determinar a aceleração instantânea. Se você obtiver um valor de aceleração negativo, significa que o objeto está desacelerando, ou seja, sua velocidade está diminuindo. Assim, com um valor positivo, o objeto acelera e sua velocidade aumenta. Lembre-se, um fator de 9,8 só pode ser usado se a gravidade for determinada para um objeto que está no solo. Se o corpo estiver montado em um suporte, a resistência do suporte deve ser levada em consideração. Este valor depende do material de que é feito o suporte.


Se o corpo não for arrastado na direção horizontal, vale a pena levar em consideração o ângulo em que o objeto se desvia do horizonte. Como resultado, a fórmula ficará assim: F=m*g – Fthrust*sin. A força da gravidade é medida em newtons. Para cálculos, use a velocidade medida em m/s. Para fazer isso, divida a velocidade em km/h por 3,6.

É necessário conhecer o ponto de aplicação e a direção de cada força. É importante ser capaz de determinar exatamente quais forças atuam no corpo e em que direção. A força é denotada como , medida em Newtons. A fim de distinguir entre as forças, elas são designadas da seguinte forma

Abaixo estão as principais forças que atuam na natureza. É impossível inventar forças inexistentes na resolução de problemas!

Existem muitas forças na natureza. Aqui consideramos as forças que são consideradas no curso de física escolar ao estudar dinâmica. Outras forças também são mencionadas, que serão discutidas em outras seções.

Gravidade

Todos os corpos do planeta são afetados pela gravidade da Terra. A força com que a Terra atrai cada corpo é determinada pela fórmula

O ponto de aplicação está no centro de gravidade do corpo. Gravidade sempre apontando verticalmente para baixo.


Força de fricção

Vamos nos familiarizar com a força de atrito. Essa força surge quando os corpos se movem e duas superfícies entram em contato. A força surge como resultado do fato de que as superfícies, quando vistas ao microscópio, não são lisas como parecem. A força de atrito é determinada pela fórmula:

Uma força é aplicada no ponto de contato entre duas superfícies. Direcionado na direção oposta ao movimento.

Força de reação de apoio

Imagine um objeto muito pesado sobre uma mesa. A mesa se dobra sob o peso do objeto. Mas, de acordo com a terceira lei de Newton, a mesa atua sobre o objeto exatamente com a mesma força que o objeto sobre a mesa. A força é direcionada oposta à força com que o objeto pressiona a mesa. Isso está em alta. Essa força é chamada de reação de apoio. O nome da força "fala" reagir suporte. Essa força surge sempre que há impacto no suporte. A natureza de sua ocorrência no nível molecular. O objeto, por assim dizer, deformou a posição e as conexões usuais das moléculas (dentro da mesa), elas, por sua vez, tendem a retornar ao seu estado original, “resistir”.

Absolutamente qualquer corpo, mesmo um muito leve (por exemplo, um lápis sobre uma mesa), deforma o suporte no nível micro. Portanto, ocorre uma reação de suporte.

Não existe uma fórmula especial para encontrar essa força. Eles a designam com a letra, mas essa força é apenas um tipo separado de força elástica, então também pode ser denotada como

A força é aplicada no ponto de contato do objeto com o suporte. Direcionado perpendicularmente ao suporte.


Como o corpo é representado como um ponto material, a força pode ser representada a partir do centro

Força elástica

Essa força surge como resultado da deformação (mudanças no estado inicial da matéria). Por exemplo, quando esticamos uma mola, aumentamos a distância entre as moléculas do material da mola. Quando comprimimos a mola, nós a diminuímos. Quando torcemos ou mudamos. Em todos esses exemplos, surge uma força que impede a deformação - a força elástica.

Lei de Hooke


A força elástica é direcionada oposta à deformação.

Como o corpo é representado como um ponto material, a força pode ser representada a partir do centro

Quando conectado em série, por exemplo, molas, a rigidez é calculada pela fórmula

Quando conectado em paralelo, a rigidez

Rigidez da amostra. Módulo de Young.

O módulo de Young caracteriza as propriedades elásticas de uma substância. Este é um valor constante que depende apenas do material, seu estado físico. Caracteriza a capacidade de um material resistir à deformação por tração ou compressão. O valor do módulo de Young é tabular.

Saiba mais sobre as propriedades dos sólidos.

Peso corporal

O peso corporal é a força com que um objeto atua sobre um suporte. Você diz que é gravidade! A confusão ocorre no seguinte: de fato, muitas vezes o peso do corpo é igual à força da gravidade, mas essas forças são completamente diferentes. A gravidade é a força que resulta da interação com a Terra. O peso é o resultado da interação com o suporte. A força da gravidade é aplicada no centro de gravidade do objeto, enquanto o peso é a força que é aplicada ao suporte (não ao objeto)!

Não existe uma fórmula para determinar o peso. Esta força é indicada pela letra .

A força de reação do suporte ou força elástica surge em resposta ao impacto de um objeto em uma suspensão ou suporte, portanto o peso do corpo é sempre numericamente igual à força elástica, mas tem direção oposta.



A força de reação do suporte e do peso são forças da mesma natureza, de acordo com a 3ª lei de Newton elas são iguais e de direção oposta. O peso é uma força que atua sobre um suporte, não sobre um corpo. A força da gravidade atua sobre o corpo.

O peso corporal pode não ser igual à gravidade. Pode ser mais ou menos, ou pode ser tal que o peso seja zero. Este estado é chamado ausência de peso. A ausência de peso é um estado em que um objeto não interage com um suporte, por exemplo, o estado de voo: existe gravidade, mas o peso é zero!



É possível determinar a direção da aceleração se você determinar para onde a força resultante é direcionada

Observe que o peso é uma força, medida em Newtons. Como responder corretamente à pergunta: "Quanto você pesa"? Respondemos 50 kg, nomeando não o peso, mas a nossa massa! Neste exemplo, nosso peso é igual à gravidade, que é aproximadamente 500N!

Sobrecarga- a relação peso/gravidade

Força de Arquimedes

A força surge como resultado da interação de um corpo com um líquido (gás), quando está imerso em um líquido (ou gás). Essa força empurra o corpo para fora da água (gás). Portanto, é direcionado verticalmente para cima (empurra). Determinado pela fórmula:

No ar, desprezamos a força de Arquimedes.

Se a força de Arquimedes for igual à força da gravidade, o corpo flutua. Se a força de Arquimedes for maior, então ela sobe para a superfície do líquido, se for menor, ela afunda.



forças elétricas

Existem forças de origem elétrica. Ocorrem na presença de uma carga elétrica. Essas forças, como a força de Coulomb, a força de Ampère e a força de Lorentz, são discutidas em detalhes na seção Eletricidade.

Designação esquemática das forças que atuam no corpo

Muitas vezes o corpo é modelado por um ponto material. Portanto, nos diagramas, vários pontos de aplicação são transferidos para um ponto - para o centro, e o corpo é esquematicamente representado como um círculo ou retângulo.

Para designar corretamente as forças, é necessário listar todos os corpos com os quais o corpo em estudo interage. Determine o que acontece como resultado da interação com cada um: atrito, deformação, atração ou talvez repulsão. Determine o tipo de força, indique corretamente a direção. Atenção! O número de forças coincidirá com o número de corpos com os quais a interação ocorre.

A principal coisa a lembrar

1) Forças e sua natureza;
2) Direção das forças;
3) Ser capaz de identificar as forças atuantes

Distinguir entre atrito externo (seco) e interno (viscoso). O atrito externo ocorre entre superfícies sólidas em contato, o atrito interno ocorre entre as camadas de líquido ou gás durante seu movimento relativo. Existem três tipos de atrito externo: atrito estático, atrito de deslizamento e atrito de rolamento.

O atrito de rolamento é determinado pela fórmula

A força de resistência surge quando um corpo se move em um líquido ou gás. A magnitude da força de resistência depende do tamanho e forma do corpo, da velocidade de seu movimento e das propriedades do líquido ou gás. Em baixas velocidades, a força de resistência é proporcional à velocidade do corpo

Em altas velocidades é proporcional ao quadrado da velocidade

Considere a atração mútua de um objeto e da Terra. Entre eles, de acordo com a lei da gravidade, surge uma força

Agora vamos comparar a lei da gravidade e a força da gravidade

O valor da aceleração de queda livre depende da massa da Terra e do seu raio! Assim, é possível calcular com que aceleração os objetos na Lua ou em qualquer outro planeta cairão, usando a massa e o raio desse planeta.

A distância do centro da Terra aos pólos é menor do que ao equador. Portanto, a aceleração da queda livre no equador é ligeiramente menor do que nos pólos. Ao mesmo tempo, deve-se notar que a principal razão para a dependência da aceleração da queda livre na latitude da área é o fato de a Terra girar em torno de seu eixo.

Ao se afastar da superfície da Terra, a força da gravidade e a aceleração da queda livre mudam inversamente com o quadrado da distância ao centro da Terra.


Gravidade- esta é a força que atua sobre o corpo do lado da Terra e informando o corpo da aceleração de queda livre:

\(~\vec F_T = m \vec g.\)

Qualquer corpo localizado na Terra (ou próximo a ela), juntamente com a Terra, gira em torno de seu eixo, ou seja, o corpo se move em um círculo com um raio r com uma velocidade de módulo constante (Fig. 1).

Um corpo na superfície da Terra é afetado pela força gravitacional \(~\vec F\) e pela força da superfície da Terra \(~\vec N_p\).

Sua resultante

\(~\vec F_1 = \vec F + \vec N_p \qquad (1)\)

confere aceleração centrípeta ao corpo

\(~a_c = \frac(\upsilon^2)(r).\)

Vamos decompor a força gravitacional \(~\vec F\) em duas componentes, uma das quais será \(~\vec F_1\), ou seja.

\(~\vec F = \vec F_1 + \vec F_T. \qquad (2)\)

Das equações (1) e (2) vemos que

\(~\vec F_T = - \vec N_p.\)

Assim, a força da gravidade \(~\vec F_T\) é uma das componentes da força da gravidade \(~\vec F\). O segundo componente \(~\vec F_1\) informa a aceleração centrípeta do corpo.

No ponto Μ na latitude geográfica φ a gravidade não é direcionada ao longo do raio da Terra, mas em algum ângulo α para ele. A força da gravidade é direcionada ao longo da chamada linha de cisalhamento (verticalmente para baixo).

A força da gravidade é igual em magnitude e direção à força da gravidade apenas nos pólos. No equador, eles coincidem em direção, e a diferença absoluta é maior.

\(~F_T = F - F_1 = F - m \omega^2 R,\)

Onde ω é a velocidade angular de rotação da Terra, Ré o raio da Terra.

\(~\omega = \frac(2 \pi)(T) = \frac(2 \cdot 2,34)(24 \cdot 3600)\) rad/s = 0,727 10 -4 rad/s.

Porque ω muito pequeno, então F T≈ F. Conseqüentemente, a força da gravidade difere pouco em módulo da força da gravidade, de modo que essa diferença muitas vezes pode ser desprezada.

Então F T≈ F, \(~mg = \frac(GMm)((h + R)^2) \Rightarrow g = \frac(GM)((h + R)^2)\) .

Esta fórmula mostra que a aceleração de queda livre g não depende da massa do corpo em queda, mas depende da altura.

Literatura

Aksenovich L. A. Física no ensino médio: teoria. Tarefas. Testes: Proc. subsídio para instituições que prestam serviços gerais. ambientes, educação / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 39-40.

Definição 1

A força da gravidade é considerada uma aplicação ao centro de gravidade do corpo, determinada pela suspensão do corpo por um fio em seus vários pontos. Nesse caso, o ponto de interseção de todas as direções marcadas por um fio será considerado o centro de gravidade do corpo.

O conceito de gravidade

A força da gravidade na física é a força que atua em qualquer corpo físico que esteja próximo à superfície da Terra ou outro corpo astronômico. A força da gravidade na superfície do planeta, por definição, será a soma da força gravitacional do planeta, assim como a força centrífuga de inércia, provocada pela rotação diária do planeta.

Outras forças (por exemplo, a atração do Sol e da Lua), devido à sua pequenez, não são levadas em consideração ou são estudadas separadamente no formato de mudanças temporais no campo gravitacional da Terra. A gravidade confere aceleração igual a todos os corpos, independentemente de sua massa, enquanto representa uma força conservativa. É calculado com base na fórmula:

$\vec(P) = m\vec(g)$,

onde $\vec(g)$ é a aceleração transmitida ao corpo pela gravidade, denotada como a aceleração gravitacional.

Além da gravidade, os corpos que se movem em relação à superfície da Terra também são diretamente afetados pela força de Coriolis, que é a força usada no estudo do movimento de um ponto material em relação a um referencial rotativo. Anexar a força de Coriolis às forças físicas que atuam em um ponto material nos permitirá levar em conta o efeito da rotação do referencial sobre tal movimento.

Fórmulas importantes para o cálculo

De acordo com a lei da gravitação universal, a força de atração gravitacional que atua sobre um ponto material de massa $m$ na superfície de um corpo astronômico esfericamente simétrico de massa $M$ será determinada pela relação:

$F=(G)\frac(Mm)(R^2)$, onde:

  • $G$ é a constante gravitacional,
  • $R$ - raio do corpo.

Esta relação torna-se válida se assumirmos uma distribuição de massa esfericamente simétrica sobre o volume do corpo. Então a força de atração gravitacional é direcionada diretamente para o centro do corpo.

O módulo da força centrífuga de inércia $Q$ agindo sobre uma partícula material é expresso pela fórmula:

$Q = maw^2$ onde:

  • $a$ é a distância entre a partícula e o eixo de rotação do corpo astronômico que está sendo considerado,
  • $w$ é a velocidade angular de sua rotação. Nesse caso, a força centrífuga de inércia torna-se perpendicular ao eixo de rotação e se afasta dele.

Em formato vetorial, a expressão para a força centrífuga de inércia é escrita da seguinte forma:

$\vec(Q) = (mw^2\vec(R_0))$, onde:

$\vec (R_0)$ é um vetor perpendicular ao eixo de rotação, que é desenhado dele até o ponto material especificado localizado próximo à superfície da Terra.

Neste caso, a força da gravidade $\vec (P)$ será equivalente à soma de $\vec (F)$ e $\vec (Q)$:

$\vec(P) = \vec(F) = \vec(Q)$

lei da Atração

Sem a presença da gravidade, seria impossível a origem de muitas coisas que agora nos parecem naturais: assim, não haveria avalanches descendo das montanhas, nem rios, nem chuvas. A atmosfera da Terra só pode ser mantida pela força da gravidade. Planetas com menos massa, como a Lua ou Mercúrio, perderam toda a sua atmosfera em um ritmo bastante rápido e ficaram indefesos contra a radiação cósmica agressiva.

A atmosfera da Terra desempenhou um papel decisivo no processo de formação da vida na Terra, ela. Além da gravidade, a Terra também é afetada pela gravidade da lua. Devido à sua proximidade (em escala cósmica), é possível a existência de fluxos e refluxos na Terra, e muitos ritmos biológicos coincidem com o calendário lunar. A gravidade, portanto, deve ser vista em termos de uma lei da natureza útil e importante.

Observação 2

A lei da atração é considerada universal e pode ser aplicada a quaisquer dois corpos que tenham uma certa massa.

Em uma situação em que a massa de um corpo interagente é muito maior que a massa do segundo, fala-se de um caso especial de força gravitacional, para o qual existe um termo especial, como "gravidade". É aplicável a tarefas focadas em determinar a força de atração sobre a Terra ou outros corpos celestes. Ao substituir o valor da gravidade na fórmula da segunda lei de Newton, obtemos:

Aqui $a$ é a aceleração da gravidade, forçando os corpos a tenderem um para o outro. Em problemas envolvendo o uso de aceleração de queda livre, esta aceleração é denotada pela letra $g$. Usando seu próprio cálculo integral, Newton conseguiu provar matematicamente a concentração constante de gravidade no centro de um corpo maior.