Indhold
Tyngdekraften er overalt - både bogstaveligt og i hverdagens bevidste handlinger fra mennesker rundt om planeten. Det er vanskeligt eller umuligt at forestille sig at leve i en verden fri for dens virkninger, eller endda i en, hvor virkningerne blev finjusteret med en "lille" mængde - sig, "kun" omkring 25 procent. Forestil dig, at du går fra ikke helt at være i stand til at hoppe højt nok til at røre ved en 10 fodhøj basketballkant til at være i stand til at smække dunk let; dette handler om, hvad en 25 procents gevinst i springkapacitet takket være mindsket tyngdekraft ville give et stort antal mennesker!
En af de fire grundlæggende fysiske kræfter påvirker tyngdekraften enhver ingeniørvirksomhed, som mennesker nogensinde har foretaget, især inden for økonomien. At være i stand til at beregne tyngdekraften og løse relaterede problemer er en grundlæggende og væsentlig færdighed i introduktionskurser i fysisk videnskab.
Tyngdekraften
Ingen kan sige nøjagtigt hvad tyngdekraften "er", men det er muligt at beskrive det matematisk og med hensyn til andre fysiske mængder og egenskaber. Tyngdekraften er en af de fire grundlæggende kræfter i naturen, de andre er de stærke og svage kernekræfter (som fungerer på det intraatomiske niveau) og den elektromagnetiske kraft. Tyngdekraften er den svageste af de fire, men har enorm indflydelse på, hvordan universet selv strukturerede det.
Matematisk er tyngdekraften i Newton (eller tilsvarende kg m / s)2) mellem alle to masseobjekter M1 og M2 adskilt af r meter udtrykkes som:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}
hvor er universel gravitation konstant G = 6.67 × 10-11 N m2/ kg2.
Tyngdekraft forklaret
Størrelsen g af gravitationsfeltet for ethvert "massivt" objekt (det vil sige en galakse, stjerne, planet, måne osv.) udtrykkes matematisk af forholdet:
g = frac {GM} {d ^ 2}hvor G er den konstante netop definerede, M er objektets masse og d er afstanden mellem objektet og det punkt, hvor feltet måles. Du kan se ved at se på udtrykket til Fgrav at g har kraftenheder divideret med masse, siden ligningen for g er i det væsentlige kraften i tyngdekraftsligningen (ligningen for Fgrav) uden at redegøre for massen af det mindre objekt.
Variablen g har derfor accelerationsenheder. Tæt på jordoverfladen er accelerationen på grund af jordens tyngdekraft 9,8 meter pr. Sekund eller 9,8 m / s2. Hvis du beslutter dig for at gå langt inden for fysisk videnskab, vil du se dette tal flere gange, end du kan tælle.
Kraft på grund af tyngdekraftsformlen
Ved at kombinere formlerne i de ovenstående to sektioner produceres forholdet
F = mghvor g = 9,8 m / s2 på jorden. Dette er et specielt tilfælde af Newtons anden bevægelseslov, som er
F = maTyngdekraftaccelerationsformlen kan bruges på den sædvanlige måde med de såkaldte Newtoniske bevægelsesligninger, der relaterer masse (m), hastighed (v), lineær position (x), lodret position (y), acceleration (-en) og tid (t). Det er lige så d = (1/2)på2, den afstand, et objekt vil rejse i tid t i en linje under kraft af en given acceleration afstanden y et objekt falder under tyngdekraften i tiden t opnås ved udtrykket d = (1/2)gt2eller 4.9_t_2 for genstande, der falder under påvirkning af jordens tyngdekraft.