Come risolvere problemi di forza gravitazionale

Come risolvere problemi di forza gravitazionale

Le scoperte di Sir Isaac Newton ha rivoluzionato la nostra comprensione del mondo naturale. Di tutti i suoi numerosi contributi, uno di più ampia portata era sua teoria sulla gravità. Anche se la gravità è la più debole delle quattro forze principali, è anche uno che svolge un ruolo enorme nella nostra vita quotidiana..--perché come debole come è, la massa della terra è così grande che la sua attrazione su di noi è molto forte. Possiamo calcolare la forza di attrazione gravitazionale tra due oggetti utilizzando equazioni di Newton.

Istruzioni

• Scrivere equazione di Newton per la forza gravitazionale, F = G (M x m) / r al quadrato, dove M è la massa di un oggetto, m è la massa di altro oggetto, e r è la distanza tra i centri delle due masse. Se sta in piedi sulla superficie terrestre, ad esempio, r è la distanza dal centro della terra a voi (o al vostro centro, per essere più precisi, ma in genere non c'è alcun bisogno di quel livello di precisione). G è una costante universale. È un numero molto piccolo: 6,67 x 10 ^-11 newton metri al quadrato per chilogrammi al quadrato. Le unità alla fine della costante di annullare con le unità nell'equazione affinché la vostra risposta è sempre in Newton, l'unità standard della forza.

• Determinare la distanza tra i centri dei due oggetti. Se stai lavorando un problema di quiz, probabilmente potrai essere dato queste informazioni. Se stai facendo un calcolo per un oggetto in o vicino alla superficie terrestre, si può utilizzare il raggio medio della terra, 6.371 chilometri e aggiungere l'altezza dell'oggetto sopra la terra.

• Determinare le masse dei due oggetti. Se la terra è uno dei due oggetti, la sua massa è 5.9736 x 10 ^ 24 chilogrammi..--un numero estremamente grande.

• Inserire questi numeri nell'equazione. Diciamo, per esempio, che il tuo peso è 80 kg e si sta in piedi sulla superficie terrestre. Se inserito tutti i numeri sopra l'equazione, sarebbe il seguente:

Forza = ((6,67 x 10 ^-11 newton metri al quadrato per chilogrammi al quadrato) (5.9736 x 10 ^ 24 chilogrammi) (80 chilogrammi)) / (6371 x 10 ^ 3 metri) al quadrato = 785,3 Newton. Moltiplicare la tua risposta in Newton per 0.224809 per ottenere 177 chili..--che è in realtà quanto pesi. Si noti che il peso è solo una misura di forza, quindi quando diciamo che stiamo davvero parlando di sterline su quanta forza terra esercita su di voi, che varia a seconda della vostra massa.

• Avete notato qualcosa di interessante? Non solo terra esercita una forza su di te, ma anche esercitare una forza sulla terra. Ricordate la equazione di Newton per la forza, però:

Forza = massa x accelerazione

Se si divide la forza esercitata sulla terra (785,3 Newton nel nostro esempio) dalla massa della terra, si ottiene l'accelerazione della terra a causa della vostra attrazione gravitazionale. La massa della terra è così enorme che questa accelerazione è ridicolmente piccola--infatti, a tutti gli effetti pratici, è trascurabile. Se si divide la massa di 785,3 Newton per la massa di 80 kg, tuttavia, si ottiene 9,81 metri al secondo quadrato..--un'accelerazione molto sostanza.


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