Как да изчислим тежестта: 10 стъпки

Силата на гравитацията се разглежда във физиката едно от основните взаимодействия. Най-важното свойство на тежестта е, че той е универсален - всички обекти са привлечени един от друг. Силата на гравитацията, ефективна между два обекта, зависи от величината на техните маси и разстоянието между тях.

Стъпка

Част 1 от 2:

Изчисляване на гравитационната атракция между два обекта

един. Запишете уравненията за силата на гравитацията, с които обектите са привлечени един от друг: Е_Жерав = (Gm_единМ₂) / Д. За изчисляване на гравитационната сила, трябва да знаете масите на взаимодействащи обекти и разстоянието между тях. Включени във формулата на магнитите са изброени по-долу.

Е_Жерав - сила на тежестта;
Г - гравитационна константа, равна на 6.673 х 10 пМ / кг;
М_един - масата на първия обект;
М₂ - масата на втория обект;
Д - разстояние между центровете на масите на два обекта.
Понякога вместо това Д Използвайте обозначението R. И двата знака съответстват на разстоянието между два обекта.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 2

2. Използвайте подходящите метрични единици за измерване. В това уравнение е необходимо да се заменят стойностите, изразени в метрични единици. Масата на обектите трябва да се експресира в килограми (kg), а разстоянието е в метри (m). Преди да продължите с изчисления, е необходимо Превод Всички стойности в метричните единици за измерване.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 3

3. Определят масата на разглеждания обект. Доста малки предмети могат да бъдат претеглени по скалите и да намерят теглото си в килограми (kg). Масата на по-големите обекти може да се търси в референтни книги или интернет. Обикновено масата е дадена в състоянието на физическия проблем.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 4

4. Измерване на разстоянието между два обекта. Ако искате да изчислите силата на тежестта между всеки обект и земя, е необходимо да се определи разстоянието между тази тема и центъра на Земята.

Разстоянието от повърхността на Земята до центъра е около 6.38 х 10 m.

В интернет можете да намерите таблици и други данни с информация за приблизителните разстояния от центъра на земята до елементите, които са на определена височина над повърхността на земята.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 5

пет. Направете изчисления. След като намерите стойностите на всички необходими стойности, те трябва да бъдат заменени във формулата и да извършват изчисление. Уверете се, че всички стойности са изразени в метричната система и правилните единици за измерване. Масата трябва да бъде заместена в килограми, а разстоянието в метри. След това направете изчисленията в правилния ред.

Помислете за пример. Определят силата на гравитацията, която действа върху лице с тегло 68 кг на повърхността на земята. Тегло на земята е 5.98 х 10 кг.

Уверете се, че всички стойности са изразени в подходящи измервателни единици: М_един = 5.98 х 10 кг, М₂ = 68 kg, Г = 6,673 x 10 nm / kg, Д = 6.38 x 10 m.

Запишете формулата: Е_Жерав = (Gm_единМ₂) / Д = [(6.67 х 10) х 68 х (5,98 х 10)] / (6.38 х 10).

Умножете масите на два обекта: 68 x (5.98 х 10) = 4.06 x 10.

Умножете работата М_един и М₂ на гравитационно постоянно Г: (4.06 x 10) x (6.67 x 10) = 2,708 x 10.

Изградете квадратно разстояние между два обекта: (6.38 x 10) = 4.07 x 10.

Въведете работата G x M_един X М₂ На площада на разстоянието, в резултат на това ще имате сила на гравитацията в Нютон (N): 2,708 x 10 / 4.07 x 10 = 665.

Така силата на тежестта е 665.

Част 2 от 2:

Изчисляване на гравитационното привличане на земята

един. Според втория закон на Нютон F = ma. Този закон казва, че при действието на силата (или различно от нула на равни всички сили) тялото ще се движи с ускорение. С други думи, ако силата, действаща върху тялото, не е балансирана от други сили, това тяло ще се движи с ускорение в посоката на тази сила.

Този закон може да бъде изразен като уравнение F = ma, където Е - власт, М - телесна маса, А - ускоряване.
Според това уравнение и известната величина на ускорението на свободното падане е възможно да се изчисли силата на гравитацията, която действа върху всяко тяло на земната повърхност.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 7

2. Научете повече за ускоряване на свободното падане. На земята, тежестта сила причинява ускорение от 9.8 m / s. Така силата на тежестта върху земната повърхност може да бъде изчислена по проста формула Е_Жерав = Mg.

За по-точно изчисляване на силата на гравитацията можете да използвате предишното уравнение Е_Жерав = (Gm_ЗемятаМ) / d.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 8

3. Използвайте метрични системи. В това уравнение е необходимо да се заменят стойностите, изразени в метрични единици. Телесното тегло трябва да бъде изразено в килограми (kg) и ускорение - в метри в секунда на квадрат (m / s). Преди изчисленията е необходимо Превод Всички стойности в метричните единици за измерване.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 9

4. Определят масата на обекта, който ви интересува. Доста малките предмети могат да бъдат претеглени по скалите и да определят масата им в килограми (kg). Масата на по-големите обекти може да се търси в референтни книги или интернет. Обикновено масата е дадена в състоянието на физическия проблем.

Изображение, озаглавено изчисли силата на гравитацията стъпка 10

пет. Прекарайте изчисления. След като намерите стойностите на всички необходими стойности, те трябва да бъдат заменени във формулата и да извършват изчисление. Уверете се, че всички стойности са изразени в метричната система и правилните единици за измерване. Масата трябва да бъде заместена в килограми, а разстоянието в метри. След това направете изчисленията в правилния ред.

Вземете горната задача и вижте колко точни резултати дава тази формула. Ние определяме силата на гравитацията, която действа върху човек с тегло 68 кг, стоящ на повърхността на земята.

Уверяваме сме, че всички стойности са изразени в подходящите измервателни единици: М = 68 kg, Г = 9.8 m / s.

Ние пишем формулата: Е_Жерав = Mg = 68 * 9.8 = 666.

Така уравнението F = mg дава сила на гравитацията 666 N, докато по-точна формула дава стойността на 665 N. Както може да се види, тези стойности са почти еднакви.

Съвети

Две по-горе формули трябва да дадат същия резултат, но втората формула е по-лесна за използване при разглеждане на обекти върху повърхността на планетата.
Използвайте първата формула, ако не е известно, че ускорява свободното падане на повърхността на планетата или е необходимо да се определи тежестта между два големи обекта, например между планетата и неговия сателит.