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 atrau altres objectes. La magnitud de la força gravitatòria depèn de la massa i de la distància entre els dos objectes.
Pas
Part 1 de 2: càlcul de la força de gravetat entre dos objectes
Pas 1. Definiu l'equació de la força gravitatòria que tira d'un objecte, Fgrav = (Gm1m2) / d2.
Per poder calcular la força gravitatòria d’un objecte, aquesta equació també té en compte les masses dels dos objectes i la seva distància entre si. Les variables d'equació es descriuen a continuació.
- Fgrav és la força gravitatòria
- G és la constant gravitacional 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 dels dos objectes
- De vegades trobes la lletra r en lloc de d. Aquests dos símbols representen la distància entre els dos objectes.
Pas 2. Utilitzeu les unitats mètriques adequades
Per a aquesta equació, heu d’utilitzar unitats mètriques. La massa de l'objecte ha de ser en quilograms (kg) i la distància entre els objectes ha de ser en metres (m). Abans de continuar, heu de convertir aquestes unitats en unitats mètriques
Pas 3. Determineu la massa de l'objecte en qüestió
Per a objectes petits, podeu pesar-los per determinar el seu pes en quilograms. Per a objectes grans, podeu cercar la massa aproximada en una taula o a Internet. En problemes de física, normalment es dirà la massa de l'objecte.
Pas 4. Mesureu la distància entre els dos objectes
Si esteu intentant calcular la força gravitatòria entre un objecte i la terra, heu de saber a quina distància es troba aquest objecte del centre de la terra.
- La distància de la superfície terrestre al centre de la terra és d’uns 6,38 x 106 m.
- Podeu buscar taules o altres fonts a Internet que us indiquin la distància aproximada del centre de la terra als objectes a diverses altures de la superfície terrestre.
Pas 5. Completeu el càlcul
Si heu definit les variables a l'equació, no dubteu a introduir-les per resoldre-les. Assegureu-vos que totes les variables estiguin en unitats mètriques i que estiguin adequadament escalades. La massa ha de ser en quilograms i la distància en metres. Resol equacions en l’ordre correcte dels càlculs.
- Per exemple, determineu la força gravitatòria d’una persona la massa de la qual es troba a 68 kg sobre la superfície terrestre. La massa terrestre és de 5,98 x 1024 kg
- Assegureu-vos que totes les variables estiguin en unitats correctes. 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 que es tenen en compte. 68 x (5, 98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Multiplicar el resultat m1 i m2 amb la constant gravitacional 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
- Comparteix el resultat G x m1 x m2 per la distància quadrada per obtenir la força gravitatòria en Newtons (N). 2, 708 x 1016/ 4, 07 x 1013 = 665 N
- La seva força gravitatòria és de 665 N.
Part 2 de 2: Càlcul de la força de gravetat a la Terra
Pas 1. Comprendre la segona llei de Newton, F = ma
La segona llei de Newton estableix que l’acceleració d’un objecte és directament proporcional a la força neta que actua sobre ell i inversament proporcional a la seva massa. Dit d’una altra manera, si una força que actua sobre un objecte és superior a la que actua en la direcció oposada, l’objecte es mourà amb la força més forta.
- Aquesta llei es pot resumir mitjançant l’equació F = ma, on F és la força, m és la massa de l’objecte i a és l’acceleració.
- Gràcies a aquesta llei, podem calcular la força gravitatòria de tots els objectes de la superfície terrestre, utilitzant l’acceleració coneguda deguda a la gravetat.
Pas 2. Cerqueu l’acceleració deguda a la gravetat de la Terra
A la terra, la força de la gravetat fa que tots els objectes accelerin 9,8 m / s2. A la superfície terrestre, podem utilitzar una equació simplificada: Fgrav = mg per calcular la força gravitatòria.
Si voleu conèixer un nombre més precís de forces gravitatòries, podeu utilitzar la fórmula del pas anterior, Fgrav = (GMTerram) / d2 per determinar la força gravitatòria.
Pas 3. Utilitzeu les unitats mètriques adequades
Per a aquesta equació, heu d’utilitzar unitats mètriques. La massa de l'objecte ha de ser en quilograms (kg) i la distància entre els objectes ha de ser en metres (m). Abans de continuar, heu de convertir aquestes unitats en unitats mètriques.
Pas 4. Determineu la massa de l'objecte en qüestió
Per a objectes petits, podeu pesar-los per determinar el seu pes en quilograms. Per a objectes grans, podeu cercar la massa aproximada en una taula o a Internet. En problemes de física, normalment es dirà la massa de l'objecte.
Pas 5. Completeu el càlcul
Si heu definit les variables a l'equació, no dubteu a introduir-les per resoldre-les. Assegureu-vos que totes les variables estiguin en unitats mètriques i que estiguin adequadament escalades. La massa ha de ser en quilograms i la distància en metres. Resol equacions en l’ordre correcte dels càlculs.
- Proveu d'utilitzar l'equació del pas anterior i vegem fins a quin punt són els resultats. Determineu la força gravitatòria d’una persona amb una massa de 68 kg a la superfície terrestre.
- Assegureu-vos que totes les variables estiguin en unitats correctes: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Anota la fórmula. Fgrav = mg = 68 * 9, 8 = 666 N.
- Utilitzant la fórmula F = mg la força gravitatòria és de 666 N, mentre que el resultat de la fórmula del pas anterior és de 665 N. Com podeu veure, els dos resultats són gairebé els mateixos.
Consells
- Aquestes dues fórmules haurien de donar la mateixa resposta, però la fórmula més curta i senzilla és més fàcil 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 calculeu la força gravitatòria entre dos objectes molt grans, com ara la lluna o els planetes.
