Kahulugan

Sa ilalim ng impluwensya ng puwersa ng pagkahumaling sa Earth, ang lahat ng mga katawan ay nahuhulog na may parehong mga acceleration na may paggalang sa ibabaw nito. Ang acceleration na ito ay tinatawag na free fall acceleration at tinutukoy ng: g. Ang halaga nito sa sistema ng SI ay itinuturing na g = 9.80665 m / s 2 - ito ang tinatawag na karaniwang halaga.

Nangangahulugan ang nasa itaas na sa reference frame na nauugnay sa Earth, anumang katawan na may mass m ay apektado ng puwersa na katumbas ng:

na tinatawag na gravity.

Kung ang katawan ay nakapahinga sa ibabaw ng Earth, ang puwersa ng grabidad ay balanse sa pamamagitan ng reaksyon ng suspensyon o suporta na pumipigil sa katawan mula sa pagbagsak (timbang ng katawan).

Ang pagkakaiba sa pagitan ng puwersa ng grabidad at puwersa ng pagkahumaling sa lupa

Upang maging tumpak, dapat tandaan na bilang isang resulta ng non-inertial frame of reference na nauugnay sa Earth, ang puwersa ng grabidad ay naiiba sa puwersa ng pagkahumaling sa Earth. Ang acceleration na tumutugma sa paggalaw sa kahabaan ng orbit ay makabuluhang mas mababa kaysa sa acceleration na nauugnay sa araw-araw na pag-ikot ng Earth. Ang frame ng reference na nauugnay sa Earth ay umiikot na may kinalaman sa mga inertial frame na may angular velocity =const. Samakatuwid, sa kaso ng pagsasaalang-alang sa paggalaw ng mga katawan na may paggalang sa Earth, dapat isaalang-alang ng isa ang centrifugal force ng inertia (F in), katumbas ng:

kung saan ang m ay ang body mass, ang r ay ang distansya mula sa axis ng Earth. Kung ang katawan ay matatagpuan hindi mataas mula sa ibabaw ng Earth (kumpara sa radius ng Earth), maaari nating ipagpalagay na

kung saan ang R Z ay ang radius ng mundo, ay ang latitude ng lugar.

Sa kasong ito, ang free fall acceleration (g) na may kinalaman sa Earth ay matutukoy ng pagkilos ng mga puwersa: ang puwersa ng pagkahumaling sa Earth () at ang puwersa ng inertia (). Sa kasong ito, ang puwersa ng grabidad ay ang resulta ng mga puwersang ito:

Dahil ang puwersa ng grabidad ay nagpapaalam sa isang katawan na may mass m isang acceleration na katumbas ng , kung gayon ang kaugnayan (1) ay wasto.

Ang pagkakaiba sa pagitan ng puwersa ng grabidad at puwersa ng pagkahumaling sa Earth ay maliit. Dahil .

Tulad ng anumang puwersa, ang gravity ay isang dami ng vector. Ang direksyon ng puwersa, halimbawa, ay tumutugma sa direksyon ng sinulid na nakaunat ng pagkarga, na tinatawag na direksyon ng linya ng tubo. Ang puwersa ay nakadirekta patungo sa gitna ng lupa. Nangangahulugan ito na ang linya ng tubo ay nakadirekta lamang sa mga poste at ekwador. Sa ibang mga latitude, ang anggulo ng deviation () mula sa direksyon patungo sa gitna ng Earth ay katumbas ng:

Ang pagkakaiba sa pagitan ng F g -P ay pinakamataas sa ekwador, ito ay 0.3% ng magnitude ng puwersa F g . Dahil ang globo ay patag malapit sa mga pole, ang F g ay may ilang pagkakaiba-iba sa latitude. Kaya ito ay 0.2% mas mababa sa ekwador kaysa sa mga pole. Bilang resulta, nag-iiba ang acceleration g sa latitude mula 9.780 m/s 2 (equator) hanggang 9.832 m/s 2 (pole).

Kaugnay ng isang inertial frame of reference (halimbawa, isang heliocentric frame of reference), ang isang body sa free fall ay gagalaw nang may acceleration (a) na iba sa g, katumbas ng absolute value:

at tumutugma sa direksyon sa direksyon ng puwersa.

Mga yunit ng gravity

Ang pangunahing yunit ng gravity sa SI system ay: [P]=H

Sa GHS: [P]=din

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

Halimbawa

Mag-ehersisyo. Tukuyin kung gaano karaming beses ang magnitude ng gravity sa Earth (P 1) ay mas malaki kaysa sa gravity sa Moon (P 2).

Solusyon. Ang modulus ng gravity ay tinutukoy ng formula:

Kung ang ibig nating sabihin ay ang puwersa ng gravity sa Earth, pagkatapos ay gagamitin natin ang halagang m/s^2 bilang acceleration ng free fall. Upang kalkulahin ang puwersa ng grabidad sa Buwan, makikita natin, gamit ang mga sangguniang libro, ang libreng pagpabilis ng pagkahulog sa planetang ito, ito ay katumbas ng 1.6 m / s ^ 2.

Kaya, upang masagot ang tanong na ibinibigay, dapat mahanap ang kaugnayan:

Gawin natin ang mga kalkulasyon:

Sagot.

Halimbawa

Mag-ehersisyo. Kumuha ng expression na nag-uugnay sa latitude at anggulo na nabuo ang vector ng gravity at ang vector ng puwersa ng pagkahumaling sa Earth.

Solusyon. Ang anggulo na nabuo sa pagitan ng mga direksyon ng puwersa ng pagkahumaling sa Earth at ang direksyon ng gravity ay maaaring matantya kung isasaalang-alang natin ang Fig. 1 at ilalapat ang sine theorem. Ipinapakita ng Figure 1: - ang sentripugal na puwersa ng pagkawalang-galaw, na lumitaw dahil sa pag-ikot ng Earth sa paligid ng axis nito, - ang puwersa ng grabidad, - ang puwersa ng pagkahumaling ng katawan sa Earth. Ang anggulo ay ang latitude ng terrain sa Earth.

Kinakailangang malaman ang punto ng aplikasyon at ang direksyon ng bawat puwersa. Mahalagang matukoy nang eksakto kung anong mga puwersa ang kumikilos sa katawan at sa anong direksyon. Ang puwersa ay tinutukoy bilang , sinusukat sa Newtons. Upang makilala sa pagitan ng mga puwersa, sila ay itinalaga bilang mga sumusunod

Nasa ibaba ang mga pangunahing puwersa na kumikilos sa kalikasan. Imposibleng mag-imbento ng mga di-umiiral na pwersa kapag nilulutas ang mga problema!

Maraming pwersa sa kalikasan. Dito isinasaalang-alang namin ang mga puwersa na isinasaalang-alang sa kurso ng pisika ng paaralan kapag nag-aaral ng dinamika. Nabanggit din ang iba pang pwersa, na tatalakayin sa ibang mga seksyon.

Grabidad

Ang bawat katawan sa planeta ay apektado ng gravity ng Earth. Ang puwersa kung saan umaakit ang Earth sa bawat katawan ay tinutukoy ng formula

Ang punto ng aplikasyon ay nasa gitna ng gravity ng katawan. Grabidad laging nakaturo patayo pababa.

Pwersa ng friction

Kilalanin natin ang puwersa ng alitan. Lumilitaw ang puwersang ito kapag gumagalaw ang mga katawan at nagkadikit ang dalawang ibabaw. Ang puwersa ay nagmumula bilang isang resulta ng katotohanan na ang mga ibabaw, kapag tiningnan sa ilalim ng mikroskopyo, ay hindi makinis na tila. Ang puwersa ng friction ay tinutukoy ng formula:

Ang isang puwersa ay inilalapat sa punto ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng dalawang ibabaw. Nakadirekta sa direksyon na kabaligtaran ng paggalaw.

Suportahan ang puwersa ng reaksyon

Isipin ang isang napakabigat na bagay na nakahiga sa isang mesa. Ang mesa ay yumuko sa ilalim ng bigat ng bagay. Ngunit ayon sa ikatlong batas ni Newton, ang talahanayan ay kumikilos sa bagay na may eksaktong kaparehong puwersa gaya ng bagay sa mesa. Ang puwersa ay nakadirekta sa tapat ng puwersa kung saan pinindot ng bagay ang mesa. Nakataas na yan. Ang puwersang ito ay tinatawag na reaksyon ng suporta. Ang pangalan ng puwersa ay "nagsasalita" tumugon sa suporta. Lumilitaw ang puwersang ito tuwing may epekto sa suporta. Ang likas na katangian ng paglitaw nito sa antas ng molekular. Ang bagay, tulad nito, ay nag-deform sa karaniwang posisyon at mga koneksyon ng mga molekula (sa loob ng talahanayan), sila, sa turn, ay may posibilidad na bumalik sa kanilang orihinal na estado, "lumalaban".

Ganap na anumang katawan, kahit na isang napakagaan (halimbawa, isang lapis na nakahiga sa isang mesa), deforms ang suporta sa micro level. Samakatuwid, nangyayari ang isang reaksyon ng suporta.

Walang espesyal na pormula para sa paghahanap ng puwersang ito. Itinalaga nila ito sa pamamagitan ng titik, ngunit ang puwersang ito ay isang hiwalay na uri ng elastikong puwersa, kaya maaari rin itong tukuyin bilang

Ang puwersa ay inilalapat sa punto ng pakikipag-ugnay ng bagay na may suporta. Nakadirekta patayo sa suporta.

Dahil ang katawan ay kinakatawan bilang isang materyal na punto, ang puwersa ay maaaring ilarawan mula sa gitna

Nababanat na puwersa

Ang puwersa na ito ay lumitaw bilang isang resulta ng pagpapapangit (mga pagbabago sa paunang estado ng bagay). Halimbawa, kapag nag-stretch tayo ng spring, pinapataas natin ang distansya sa pagitan ng mga molecule ng spring material. Kapag ini-compress namin ang spring, binabawasan namin ito. Kapag tayo ay umiikot o lumipat. Sa lahat ng mga halimbawang ito, lumitaw ang isang puwersa na pumipigil sa pagpapapangit - ang nababanat na puwersa.

Batas ni Hooke

Ang nababanat na puwersa ay nakadirekta sa tapat ng pagpapapangit.

Dahil ang katawan ay kinakatawan bilang isang materyal na punto, ang puwersa ay maaaring ilarawan mula sa gitna

Kapag nakakonekta sa serye, halimbawa, mga spring, ang higpit ay kinakalkula ng formula

Kapag konektado sa parallel, ang higpit

Sample na paninigas. Modulus ni Young.

Ang modulus ni Young ay nagpapakilala sa mga nababanat na katangian ng isang sangkap. Ito ay isang palaging halaga na nakasalalay lamang sa materyal, ang pisikal na estado nito. Nailalarawan ang kakayahan ng isang materyal na labanan ang makunat o compressive na pagpapapangit. Ang halaga ng modulus ni Young ay tabular.

Matuto nang higit pa tungkol sa mga katangian ng solids.

Timbang ng katawan

Ang bigat ng katawan ay ang puwersa kung saan kumikilos ang isang bagay sa isang suporta. Sabi mo gravity! Ang pagkalito ay nangyayari sa mga sumusunod: sa katunayan, kadalasan ang bigat ng katawan ay katumbas ng puwersa ng grabidad, ngunit ang mga puwersang ito ay ganap na naiiba. Ang gravity ay ang puwersa na nagreresulta mula sa pakikipag-ugnayan sa Earth. Ang timbang ay ang resulta ng pakikipag-ugnayan sa suporta. Ang puwersa ng grabidad ay inilalapat sa sentro ng grabidad ng bagay, habang ang bigat ay ang puwersa na inilalapat sa suporta (hindi sa bagay)!

Walang formula para sa pagtukoy ng timbang. Ang puwersang ito ay tinutukoy ng titik.

Ang puwersa ng reaksyon ng suporta o nababanat na puwersa ay lumitaw bilang tugon sa epekto ng isang bagay sa isang suspensyon o suporta, samakatuwid ang timbang ng katawan ay palaging kapareho ng bilang ng puwersa ng nababanat, ngunit may kabaligtaran na direksyon.

Ang puwersa ng reaksyon ng suporta at ang bigat ay mga puwersa ng parehong kalikasan, ayon sa ika-3 batas ni Newton sila ay pantay at magkasalungat na direksyon. Ang timbang ay isang puwersa na kumikilos sa isang suporta, hindi sa isang katawan. Ang puwersa ng grabidad ay kumikilos sa katawan.

Maaaring hindi katumbas ng gravity ang timbang ng katawan. Maaari itong maging mas marami o mas kaunti, o maaaring maging zero ang timbang. Ang estadong ito ay tinatawag kawalan ng timbang. Ang kawalan ng timbang ay isang estado kapag ang isang bagay ay hindi nakikipag-ugnayan sa isang suporta, halimbawa, isang estado ng paglipad: mayroong gravity, ngunit ang timbang ay zero!

Posibleng matukoy ang direksyon ng acceleration kung matukoy mo kung saan nakadirekta ang resultang puwersa

Tandaan na ang timbang ay isang puwersa, na sinusukat sa Newtons. Paano tama na sagutin ang tanong na: "Magkano ang iyong timbang"? Sumasagot kami ng 50 kg, hindi pinangalanan ang timbang, ngunit ang aming masa! Sa halimbawang ito, ang ating timbang ay katumbas ng gravity, na humigit-kumulang 500N!

Overload- ang ratio ng timbang sa gravity

Lakas ni Archimedes

Ang puwersa ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng isang katawan sa isang likido (gas), kapag ito ay nahuhulog sa isang likido (o gas). Ang puwersang ito ay nagtutulak sa katawan palabas ng tubig (gas). Samakatuwid, ito ay nakadirekta patayo pataas (tulak). Natutukoy ng formula:

Sa hangin, napapabayaan natin ang puwersa ni Archimedes.

Kung ang puwersa ni Archimedes ay katumbas ng puwersa ng grabidad, lumulutang ang katawan. Kung ang puwersa ng Archimedes ay mas malaki, pagkatapos ito ay tumataas sa ibabaw ng likido, kung ito ay mas mababa, ito ay lumulubog.

mga puwersang elektrikal

May mga puwersa ng pinagmulan ng kuryente. Nangyayari sa pagkakaroon ng isang electric charge. Ang mga puwersang ito, tulad ng puwersa ng Coulomb, puwersa ng Ampère, puwersa ng Lorentz, ay tinalakay nang detalyado sa seksyong Elektrisidad.

Schematic na pagtatalaga ng mga puwersa na kumikilos sa katawan

Kadalasan ang katawan ay na-modelo ng isang materyal na punto. Samakatuwid, sa mga diagram, ang iba't ibang mga punto ng aplikasyon ay inilipat sa isang punto - sa gitna, at ang katawan ay inilalarawan ng eskematiko bilang isang bilog o parihaba.

Upang maitalaga nang tama ang mga puwersa, kinakailangang ilista ang lahat ng mga katawan kung saan nakikipag-ugnayan ang katawan sa ilalim ng pag-aaral. Tukuyin kung ano ang mangyayari bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa bawat isa: friction, deformation, attraction, o maaaring repulsion. Tukuyin ang uri ng puwersa, ipahiwatig nang tama ang direksyon. Pansin! Ang bilang ng mga puwersa ay magkakasabay sa bilang ng mga katawan kung saan nagaganap ang pakikipag-ugnayan.

Ang pangunahing bagay na dapat tandaan

1) Mga puwersa at ang kanilang kalikasan;
2) Direksyon ng mga pwersa;
3) Matukoy ang mga kumikilos na pwersa

Matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng panlabas (tuyo) at panloob (malagkit) na alitan. Ang panlabas na alitan ay nangyayari sa pagitan ng mga solidong ibabaw na nakikipag-ugnay, ang panloob na alitan ay nangyayari sa pagitan ng mga layer ng likido o gas sa panahon ng kanilang kamag-anak na paggalaw. May tatlong uri ng external friction: static friction, sliding friction at rolling friction.

Ang rolling friction ay tinutukoy ng formula

Ang puwersa ng paglaban ay lumitaw kapag ang isang katawan ay gumagalaw sa isang likido o gas. Ang magnitude ng puwersa ng paglaban ay nakasalalay sa laki at hugis ng katawan, ang bilis ng paggalaw nito at ang mga katangian ng likido o gas. Sa mababang bilis, ang puwersa ng paglaban ay proporsyonal sa bilis ng katawan

Sa mataas na bilis ito ay proporsyonal sa parisukat ng bilis

Isaalang-alang ang mutual attraction ng isang bagay at ng Earth. Sa pagitan nila, ayon sa batas ng grabidad, isang puwersa ang lumitaw

Ngayon ihambing natin ang batas ng grabidad at ang puwersa ng grabidad

Ang halaga ng free fall acceleration ay depende sa masa ng Earth at sa radius nito! Kaya, posibleng kalkulahin kung anong acceleration na mga bagay sa Buwan o sa alinmang planeta ang mahuhulog, gamit ang masa at radius ng planetang iyon.

Ang distansya mula sa gitna ng Earth hanggang sa mga pole ay mas mababa kaysa sa ekwador. Samakatuwid, ang acceleration ng free fall sa ekwador ay bahagyang mas mababa kaysa sa mga pole. Kasabay nito, dapat tandaan na ang pangunahing dahilan para sa pagtitiwala ng acceleration ng free fall sa latitude ng lugar ay ang katotohanan na ang Earth ay umiikot sa paligid ng axis nito.

Kapag lumalayo sa ibabaw ng Earth, ang puwersa ng gravity at ang acceleration ng free fall ay nagbabago nang kabaligtaran sa parisukat ng distansya sa gitna ng Earth.

Kahulugan 1

Ang puwersa ng grabidad ay itinuturing na inilalapat sa sentro ng grabidad ng katawan, na tinutukoy sa pamamagitan ng pagsususpinde sa katawan mula sa isang sinulid sa iba't ibang mga punto nito. Sa kasong ito, ang punto ng intersection ng lahat ng direksyon na minarkahan ng isang thread ay ituturing na sentro ng grabidad ng katawan.

Ang konsepto ng gravity

Ang puwersa ng grabidad sa pisika ay ang puwersang kumikilos sa anumang pisikal na katawan na malapit sa ibabaw ng daigdig o ibang astronomical na katawan. Ang puwersa ng gravity sa ibabaw ng planeta, sa pamamagitan ng kahulugan, ay ang kabuuan ng gravitational pull ng planeta, pati na rin ang centrifugal force ng inertia, na pinukaw ng pang-araw-araw na pag-ikot ng planeta.

Ang iba pang mga puwersa (halimbawa, ang pagkahumaling ng Araw at Buwan), dahil sa kanilang kaliit, ay hindi isinasaalang-alang o pinag-aaralan nang hiwalay sa format ng mga temporal na pagbabago sa larangan ng gravitational ng Earth. Ang gravity ay nagbibigay ng pantay na acceleration sa lahat ng mga katawan, anuman ang kanilang masa, habang kumakatawan sa isang konserbatibong puwersa. Ito ay kinakalkula batay sa formula:

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

kung saan ang $\vec(g)$ ay ang acceleration na ibinibigay sa katawan sa pamamagitan ng gravity, na tinutukoy bilang ang free fall acceleration.

Bilang karagdagan sa gravity, ang mga katawan na gumagalaw na may kaugnayan sa ibabaw ng Earth ay direktang apektado ng puwersa ng Coriolis, na ang puwersa na ginagamit sa pag-aaral ng paggalaw ng isang materyal na punto na may kinalaman sa isang umiikot na frame ng sanggunian. Ang pagdaragdag ng puwersa ng Coriolis sa mga pisikal na puwersa na kumikilos sa isang materyal na punto ay magiging posible na isaalang-alang ang epekto ng pag-ikot ng frame of reference sa naturang paggalaw.

Mahalagang mga formula para sa pagkalkula

Ayon sa batas ng unibersal na grabitasyon, ang puwersa ng gravitational attraction na kumikilos sa isang materyal na punto na may mass na $m$ sa ibabaw ng isang astronomical spherically symmetrical body na may mass na $M$ ay matutukoy ng kaugnayan:

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

• Ang $G$ ay ang gravitational constant,
• $R$ - body radius.

Ang kaugnayang ito ay lumalabas na wasto kung ipagpalagay natin ang isang spherically simetriko na pamamahagi ng masa sa dami ng katawan. Pagkatapos ang puwersa ng gravitational attraction ay direktang nakadirekta sa gitna ng katawan.

Ang modulus ng centrifugal force ng inertia $Q$ na kumikilos sa isang materyal na particle ay ipinahayag ng formula:

$Q = maw^2$ kung saan:

• Ang $a$ ay ang distansya sa pagitan ng particle at ang axis ng pag-ikot ng astronomical body na isinasaalang-alang,
• Ang $w$ ay ang angular na bilis ng pag-ikot nito. Sa kasong ito, ang sentripugal na puwersa ng pagkawalang-galaw ay nagiging patayo sa axis ng pag-ikot at nakadirekta palayo dito.

Sa format ng vector, ang expression para sa centrifugal force ng inertia ay nakasulat tulad ng sumusunod:

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

Ang $\vec (R_0)$ ay isang vector na patayo sa axis ng pag-ikot, na iginuhit mula dito patungo sa tinukoy na punto ng materyal na matatagpuan malapit sa ibabaw ng Earth.

Sa kasong ito, ang puwersa ng gravity na $\vec (P)$ ay magiging katumbas ng kabuuan ng $\vec (F)$ at $\vec (Q)$:

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

batas ng pang-akit

Kung wala ang gravity, ang pinagmulan ng maraming bagay na ngayon ay tila natural sa atin ay magiging imposible: kaya, walang mga avalanches na bumababa mula sa mga bundok, walang ilog, walang ulan. Ang kapaligiran ng Earth ay maaari lamang mapanatili sa pamamagitan ng puwersa ng grabidad. Ang mga planeta na may mas kaunting masa, tulad ng Buwan o Mercury, ay nawala ang kanilang buong kapaligiran sa medyo mabilis na bilis at naging walang pagtatanggol laban sa agresibong cosmic radiation.

Ang kapaligiran ng Earth ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa proseso ng pagbuo ng buhay sa Earth, siya. Bilang karagdagan sa gravity, ang Earth ay apektado din ng gravity ng buwan. Dahil sa kalapitan nito (sa cosmic scale), ang pagkakaroon ng ebb and flow ay posible sa Earth, at maraming biological rhythms ang tumutugma sa lunar calendar. Ang gravity, samakatuwid, ay dapat tingnan sa mga tuntunin ng isang kapaki-pakinabang at mahalagang batas ng kalikasan.

Puna 2

Ang batas ng pang-akit ay itinuturing na unibersal at maaaring ilapat sa alinmang dalawang katawan na may tiyak na masa.

Sa isang sitwasyon kung saan ang masa ng isang nakikipag-ugnayan na katawan ay lumalabas na mas malaki kaysa sa masa ng pangalawa, ang isa ay nagsasalita ng isang espesyal na kaso ng gravitational force, kung saan mayroong isang espesyal na termino, tulad ng "gravity". Naaangkop ito sa mga gawaing nakatuon sa pagtukoy sa puwersa ng pagkahumaling sa Earth o iba pang mga celestial na katawan. Kapag pinapalitan ang halaga ng gravity sa formula ng pangalawang batas ni Newton, nakukuha natin ang:

Narito ang $a$ ay ang acceleration ng gravity, na pumipilit sa mga katawan na magtungo sa isa't isa. Sa mga problemang kinasasangkutan ng paggamit ng free fall acceleration, ang acceleration na ito ay tinutukoy ng titik $g$. Sa tulong ng kanyang sariling integral calculus, mathematically pinamamahalaang ni Newton na patunayan ang patuloy na konsentrasyon ng gravity sa gitna ng isang mas malaking katawan.

Ganap na lahat ng mga katawan sa Uniberso ay apektado ng isang mahiwagang puwersa na kahit papaano ay umaakit sa kanila sa Earth (mas tiyak, hanggang sa kaibuturan nito). Walang matakasan, walang mapagtataguan mula sa sumasaklaw sa lahat ng mahiwagang gravity: ang mga planeta ng ating solar system ay naaakit hindi lamang sa malaking Araw, kundi pati na rin sa isa't isa, lahat ng bagay, molekula at pinakamaliit na atomo ay naaakit din sa isa't isa . kilala kahit na sa maliliit na bata, na itinalaga ang kanyang buhay sa pag-aaral ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, itinatag niya ang isa sa mga pinakadakilang batas - ang batas ng unibersal na grabitasyon.

Ano ang gravity?

Ang kahulugan at pormula ay matagal nang alam ng marami. Alalahanin na ang gravity ay isang tiyak na dami, isa sa mga natural na pagpapakita ng unibersal na grabitasyon, ibig sabihin: ang puwersa kung saan ang anumang katawan ay palaging naaakit sa Earth.

Ang puwersa ng grabidad ay tinutukoy ng Latin na titik F na mabigat.

Gravity: formula

Paano makalkula ang nakadirekta sa isang tiyak na katawan? Anong iba pang dami ang kailangan mong malaman para magawa ito? Ang formula para sa pagkalkula ng gravity ay medyo simple, ito ay pinag-aralan sa ika-7 baitang ng isang komprehensibong paaralan, sa simula ng isang kurso sa pisika. Upang hindi lamang matutunan ito, kundi pati na rin upang maunawaan ito, ang isa ay dapat magpatuloy mula sa katotohanan na ang puwersa ng grabidad, na palaging kumikilos sa isang katawan, ay direktang proporsyonal sa dami ng halaga nito (masa).

Ang yunit ng grabidad ay ipinangalan sa dakilang siyentipiko na si Newton.

Ito ay palaging nakadirekta nang mahigpit hanggang sa gitna ng core ng mundo, dahil sa impluwensya nito ang lahat ng mga katawan ay nahuhulog nang may pare-parehong pagbilis. Inoobserbahan namin ang mga phenomena ng gravity sa pang-araw-araw na buhay sa lahat ng dako at patuloy:

• mga bagay, hindi sinasadya o espesyal na pinakawalan mula sa mga kamay, kinakailangang mahulog sa Earth (o sa anumang ibabaw na pumipigil sa libreng pagkahulog);
• ang isang satellite na inilunsad sa kalawakan ay hindi lumilipad palayo sa ating planeta para sa isang hindi tiyak na distansya nang patayo pataas, ngunit nananatili sa orbit;
• lahat ng ilog ay dumadaloy mula sa mga bundok at hindi na mababaligtad;
• nangyayari na ang isang tao ay nahulog at nasugatan;
• ang pinakamaliit na mga particle ng alikabok ay nakaupo sa lahat ng mga ibabaw;
• ang hangin ay puro sa ibabaw ng lupa;
• mahirap magdala ng mga bag;
• bumagsak ang ulan mula sa mga ulap at ulap, bumagsak ang niyebe, yelo.

Kasama ang konsepto ng "gravity", ang terminong "timbang ng katawan" ay ginagamit. Kung ang katawan ay inilagay sa isang patag na pahalang na ibabaw, kung gayon ang timbang at gravity nito ay katumbas ng numero, kaya ang dalawang konsepto na ito ay madalas na pinapalitan, na hindi tama.

Pagpapabilis ng grabidad

Ang konsepto ng "pagpabilis ng libreng pagkahulog" (sa madaling salita, ay nauugnay sa terminong "gravity." Ipinapakita ng formula: upang makalkula ang puwersa ng grabidad, kailangan mong i-multiply ang masa sa g (pagpabilis ng St. p. .).

"g" = 9.8 N/kg, ito ay isang pare-parehong halaga. Gayunpaman, ang mas tumpak na mga sukat ay nagpapakita na dahil sa pag-ikot ng Earth, ang halaga ng acceleration ng St. p. ay hindi pareho at nakasalalay sa latitude: sa North Pole ito ay = 9.832 N / kg, at sa sultry equator = 9.78 N / kg. Lumalabas na sa iba't ibang lugar ng planeta ang ibang puwersa ng grabidad ay nakadirekta sa mga katawan na may pantay na masa (ang formula mg ay nananatiling hindi nagbabago). Para sa mga praktikal na kalkulasyon, napagpasyahan na payagan ang mga maliliit na error sa halagang ito at gamitin ang average na halaga na 9.8 N/kg.

Ang proporsyonalidad ng naturang dami bilang gravity (pinatunayan ito ng formula) ay nagbibigay-daan sa iyo upang sukatin ang bigat ng isang bagay na may dynamometer (katulad ng ordinaryong negosyo sa sambahayan). Pakitandaan na ang instrumento ay nagpapakita lamang ng puwersa, dahil ang lokal na "g" na halaga ay dapat malaman upang matukoy ang eksaktong timbang ng katawan.

Ang gravity ba ay kumikilos sa anumang (parehong malapit at malayo) na distansya mula sa sentro ng mundo? Ipinagpalagay ni Newton na kumikilos ito sa katawan kahit na sa isang malaking distansya mula sa Earth, ngunit ang halaga nito ay bumababa nang baligtad sa parisukat ng distansya mula sa bagay hanggang sa core ng Earth.

Gravity sa solar system

Mayroon bang Depinisyon at formula tungkol sa ibang mga planeta na nagpapanatili ng kanilang kaugnayan. May isang pagkakaiba lamang sa kahulugan ng "g":

• sa Buwan = 1.62 N/kg (anim na beses na mas mababa kaysa sa Earth);
• sa Neptune = 13.5 N/kg (halos isa at kalahating beses na mas mataas kaysa sa Earth);
• sa Mars = 3.73 N/kg (higit sa dalawa at kalahating beses na mas mababa kaysa sa ating planeta);
• sa Saturn = 10.44 N/kg;
• sa Mercury = 3.7 N/kg;
• sa Venus = 8.8 N/kg;
• sa Uranus = 9.8 N/kg (halos pareho sa atin);
• sa Jupiter = 24 N/kg (halos dalawa at kalahating beses na mas mataas).

Grabidad- ito ang puwersang kumikilos sa katawan mula sa gilid ng Earth at nagpapaalam sa katawan ng acceleration ng free fall:

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

Anumang katawan na matatagpuan sa Earth (o malapit dito), kasama ang Earth, ay umiikot sa paligid ng axis nito, ibig sabihin, ang katawan ay gumagalaw sa isang bilog na may radius r na may pare-parehong bilis ng modulo (Larawan 1).

Ang isang katawan sa ibabaw ng Earth ay apektado ng gravitational force \(~\vec F\) at ang puwersa mula sa ibabaw ng earth \(~\vec N_p\).

Ang kanilang resulta

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

nagbibigay ng centripetal acceleration sa katawan

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

I-decompose natin ang gravitational force \(~\vec F\) sa dalawang bahagi, ang isa ay magiging \(~\vec F_1\), i.e.

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

Mula sa mga equation (1) at (2) makikita natin iyon

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

Kaya, ang puwersa ng grabidad \(~\vec F_T\) ay isa sa mga bahagi ng puwersa ng grabidad \(~\vec F\). Ang pangalawang bahagi \(~\vec F_1\) ay nagsasabi sa centripetal acceleration ng katawan.

Sa punto Μ sa heyograpikong latitude φ Ang gravity ay hindi nakadirekta sa radius ng Earth, ngunit sa ilang anggulo α sa kanya. Ang puwersa ng grabidad ay nakadirekta sa tinatawag na sheer line (patayo pababa).

Ang puwersa ng grabidad ay katumbas ng magnitude at direksyon sa puwersa ng grabidad lamang sa mga poste. Sa ekwador, nag-tutugma sila sa direksyon, at ang ganap na pagkakaiba ay pinakamalaki.

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

saan ω ay ang angular velocity ng pag-ikot ng Earth, R ay ang radius ng lupa.

\(~\omega = \frac(2 \pi)(T) = \frac(2 \cdot 2.34)(24 \cdot 3600)\) rad/s = 0.727 10 -4 rad/s.

kasi ω napakaliit, kung gayon F T≈ F. Dahil dito, ang puwersa ng gravity ay bahagyang naiiba sa modulus mula sa puwersa ng grabidad, kaya ang pagkakaibang ito ay madalas na napapabayaan.

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

Ang formula na ito ay nagpapakita na ang libreng pagkahulog acceleration g ay hindi nakasalalay sa masa ng bumabagsak na katawan, ngunit depende sa taas.

Panitikan

Aksenovich L. A. Physics sa mataas na paaralan: Teorya. Mga gawain. Mga Pagsusulit: Proc. allowance para sa mga institusyong nagbibigay ng pangkalahatan. kapaligiran, edukasyon / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 39-40.