La gravetat és una de les forces fonamentals de la física. L’aspecte més important de la gravetat és que és universal: tots els objectes tenen una força gravitatòria que els atrau altres objectes. La força de la gravetat que actua sobre qualsevol objecte depèn de les masses dels dos objectes i de la distància entre ells.
Passos
Part 1 de 2: càlcul de la força de gravetat entre dos objectes
Pas 1. Definiu l’equació de la força de gravetat que atrau un objecte, Fgrav = (Gm1m2) / d2.
Per tal de calcular adequadament la força gravitatòria sobre un objecte, aquesta equació té en compte les masses d’ambdós objectes i la distància entre ells. Les variables es defineixen a continuació.
- Fgrav és la força deguda a la gravetat
- G és la constant de gravitació universal 6.673 x 10-11 Nm2/ kg2
- m1 és la massa del primer objecte
- m2 és la massa del segon objecte
- d és la distància entre els centres de dos objectes
- De vegades veureu la lletra r en lloc de la lletra d. Tots dos símbols representen la distància entre els dos objectes.
Pas 2. Utilitzeu les unitats mètriques adequades
Per a aquesta equació en particular, heu d'utilitzar unitats mètriques. Les masses d’objectes han de ser en quilograms (kg) i la distància en metres (m). Heu de convertir a aquestes unitats abans de continuar amb el càlcul.
Pas 3. Determineu la massa de l'objecte en qüestió
Per als objectes més petits, podeu pesar-los en una bàscula o una balança per determinar el seu pes en grams. Per a objectes més grans, haureu de buscar la massa aproximada en una taula o en línia. En els problemes de física, la massa de l’objecte se us proporcionarà generalment.
Pas 4. Mesureu la distància entre els dos objectes
Si intenteu calcular la força de gravetat entre un objecte i la terra, heu de determinar a quina distància es troba l’objecte del centre de la terra.
- La distància de la superfície de la terra al centre és aproximadament de 6,38 x 106 m.
- Podeu trobar taules i altres recursos en línia que us proporcionaran distàncies aproximades del centre de la terra a objectes a diverses elevacions de la superfície.
Pas 5. Resol l'equació
Un cop definides les variables de la vostra equació, les podeu connectar i resoldre. Assegureu-vos que totes les vostres unitats estiguin en mètriques i a l’escala adequada. La massa ha de ser en quilograms i la distància en metres. Resol l’equació utilitzant l’ordre adequat de les operacions.
- Per exemple: determineu la força de gravetat sobre una persona de 68 kg a la superfície de la terra. La massa de la terra és de 5,98 x 1024 kg
- Assegureu-vos que totes les vostres variables tinguin les unitats adequades. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6.673 x 10-11 Nm2/ kg2, i d = 6,38 x 106 m
- Escriu la teva equació: Fgrav = (Gm1m2) / d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)] / (6,38 x 106)2
- Multiplicar les masses dels dos objectes junts. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Multiplicar el producte de m1 i m2 per la constant gravitatòria G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Esquadra la distància entre els dos objectes. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Divideix el producte de G x m1 x m2 per la distància quadrada per trobar la força de la gravetat en Newtons (N). 2.708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- La força de la gravetat és de 665 N.
Part 2 de 2: Càlcul de la força de gravetat a la Terra
Pas 1. Comprendre la segona llei del moviment de Newton, F = ma
La segona llei del moviment de Newton estableix que qualsevol objecte s’accelerarà quan s’actuarà amb una força neta o desequilibrada. En altres paraules, si una força actua sobre un objecte que és superior a les forces que actuen en la direcció oposada, l'objecte accelerarà en la direcció de la força més gran.
- Aquesta llei es pot resumir amb l’equació F = ma, on F és la força, m és la massa de l’objecte i a és l’acceleració.
- Mitjançant aquesta llei, podem calcular la força de gravetat de qualsevol objecte a la superfície de la terra, utilitzant l’acceleració coneguda deguda a la gravetat.
Pas 2. Conegueu l’acceleració deguda a la gravetat a la terra
A la terra, la força de la gravetat fa que els objectes accelerin a una velocitat de 9,8 m / s2. A la superfície terrestre, podem utilitzar l’equació simplificada Fgrav = mg per calcular la força de gravetat.
Si voleu una aproximació més exacta de la força, podeu utilitzar l’equació anterior, Fgrav = (GMterram) / d2 per determinar la força de gravetat.
Pas 3. Utilitzeu les unitats mètriques adequades
Per a aquesta equació en particular, heu d'utilitzar unitats mètriques. La massa de l’objecte ha de ser en quilograms (kg) i l’acceleració en metres per segon al quadrat (m / s2). Heu de convertir a aquestes unitats abans de continuar amb el càlcul.
Pas 4. Determineu la massa de l'objecte en qüestió
Per als objectes més petits, podeu pesar-los en una bàscula o una balança per determinar-ne el pes en quilograms (kg). Per a objectes més grans, haureu de buscar la massa aproximada en una taula o en línia. En els problemes de física, la massa de l’objecte se us proporcionarà generalment.
Pas 5. Resol l'equació
Un cop definides les variables de la vostra equació, les podeu connectar i resoldre. Assegureu-vos que totes les vostres unitats estiguin en mètriques i a l’escala adequada. La massa ha de ser en quilograms i la distància en metres. Resol l’equació utilitzant l’ordre adequat de les operacions.
- Utilitzem la mateixa equació de dalt i vegem fins a quin punt és l’aproximació. Determineu la força de gravetat d’una persona de 68 kg a la superfície de la terra.
- Assegureu-vos que totes les vostres variables tinguin les unitats adequades: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Escriviu la vostra equació. Fgrav = mg = 68 * 9,8 = 666 N.
- Amb F = mg, la força de la gravetat és de 666 N, mentre que mitjançant l’equació més exacta es produeix una força de 665 N. Com podeu veure, aquests valors són gairebé idèntics.
Vídeo: mitjançant aquest servei, es pot compartir informació amb YouTube
Consells
- Aquestes dues fórmules haurien de donar el mateix resultat, però la fórmula més curta és més senzilla d’utilitzar quan es discuteixen objectes a la superfície d’un planeta.
- Utilitzeu la primera fórmula si no coneixeu l’acceleració deguda a la gravetat en un planeta o si esteu determinant la força de gravetat entre dos objectes molt grans, com ara una lluna i un planeta.
