כוח הכבידה הוא אחד הכוחות הבסיסיים של הפיזיקה. ההיבט החשוב ביותר של כוח הכבידה הוא שהוא אוניברסלי: לכל האובייקטים יש כוח כבידה שמושך אליהם אובייקטים אחרים. כוח הכובד הפועל על כל אובייקט תלוי בהמוניהם של שני האובייקטים ובמרחק ביניהם.
צעדים
חלק 1 מתוך 2: חישוב כוח הכבידה בין שני אובייקטים
שלב 1. הגדר את המשוואה לכוח הכבידה שמושך אובייקט, Fgrav = (ג1M2)/ד2.
על מנת לחשב נכון את כוח הכבידה על אובייקט, משוואה זו לוקחת בחשבון את המוני שני האובייקטים ואת המרחק בין האובייקטים זה מזה. המשתנים מוגדרים להלן.
- וgrav הוא הכוח הנובע מכוח הכבידה
- G הוא קבוע הכבידה האוניברסלי 6.673 x 10-11 Nm2/ק"ג2
- M1 היא המסה של האובייקט הראשון
- M2 היא המסה של האובייקט השני
- d הוא המרחק בין מרכזי שני אובייקטים
- לפעמים תראה את האות r במקום האות d. שני הסמלים מייצגים את המרחק בין שני האובייקטים.
שלב 2. השתמש ביחידות המדד המתאימות
עבור משוואה מסוימת זו, עליך להשתמש ביחידות מטריות. המוני החפצים צריכים להיות בקילוגרמים (ק ג) והמרחק צריך להיות במטרים (מ '). עליך להמיר ליחידות אלה לפני שתמשיך בחישוב.
שלב 3. קבע את מסת האובייקט המדובר
עבור אובייקטים קטנים יותר, אתה יכול לשקול אותם בסולם או באיזון כדי לקבוע את משקלם בגרמים. עבור אובייקטים גדולים יותר, יהיה עליך לחפש את המסה המשוערת בטבלה או באינטרנט. בבעיות פיזיקה, מסת האובייקט תסופק לך בדרך כלל.
שלב 4. מדוד את המרחק בין שני האובייקטים
אם אתה מנסה לחשב את כוח הכבידה בין אובייקט לכדור הארץ, עליך לקבוע כמה רחוק האובייקט ממרכז כדור הארץ.
- המרחק מפני השטח של כדור הארץ למרכז הוא כ 6.38 x 106 M.
- אתה יכול למצוא טבלאות ומשאבים אחרים באינטרנט שיספקו לך מרחקים משוערים של מרכז כדור הארץ לאובייקטים בגבהים שונים על פני השטח.
שלב 5. פתור את המשוואה
לאחר שתגדיר את המשתנים של המשוואה שלך, תוכל לחבר אותם ולפתור. ודא שכל היחידות שלך נמצאות במדד ובקנה המידה הנכון. המסה צריכה להיות בקילוגרמים והמרחק במטרים. פתור את המשוואה באמצעות סדר הפעולות המתאים.
- לדוגמא: קבע את כוח הכבידה על אדם 68 ק"ג על פני כדור הארץ. מסה של כדור הארץ הוא 5.98 x 1024 ק"ג.
- ודא שלכל המשתנים שלך יש את היחידות המתאימות. M1 = 5.98 x 1024 ק"ג, מ '2 = 68 ק"ג, G = 6.673 x 10-11 Nm2/ק"ג2ו- d = 6.38 x 106 M
- כתוב את המשוואה שלך: Fgrav = (ג1M2)/ד2 = [(6.67 x 10-11) x 68 x (5.98 x 1024)]/(6.38 x 106)2
- הכפל את המוני שני האובייקטים יחד. 68 x (5.98 x 1024) = 4.06 x 1026
- הכפל את התוצר של מ1 ומ2 על ידי קבוע הכבידה G. (4.06 x 1026) x (6.67 x 10-11) = 2.708 x 1016
- מרובעים את המרחק בין שני האובייקטים. (6.38 x 106)2 = 4.07 x 1013
- חלקו את המוצר של G x m1 x מ2 לפי המרחק בריבוע כדי למצוא את כוח הכבידה בניוטונים (N). 2.708 x 1016/4.07 x 1013 = 665 נ '
- כוח הכובד הוא 665 N.
חלק 2 מתוך 2: חישוב כוח הכבידה על כדור הארץ
שלב 1. להבין את חוק התנועה השני של ניוטון, F = ma
חוק התנועה השני של ניוטון קובע כי כל אובייקט יואץ כאשר הוא מופעל על ידי כוח נטו או לא מאוזן. במילים אחרות, אם כוח פועל על אובייקט שהוא גדול יותר מהכוחות הפועלים בכיוון ההפוך, האובייקט יואץ לכיוון הכוח הגדול יותר.
- ניתן לסכם חוק זה עם המשוואה F = ma, כאשר F הוא הכוח, m הוא מסה של האובייקט, ו- a היא תאוצה.
- באמצעות חוק זה, אנו יכולים לחשב את כוח הכובד של כל אובייקט על פני כדור הארץ, תוך שימוש בתאוצה הידועה עקב כוח הכבידה.
שלב 2. דע את ההאצה הנובעת מכוח הכבידה על פני כדור הארץ
בכדור הארץ, כוח הכבידה גורם לאובייקטים להאיץ בקצב של 9.8 מ '/שנייה2. על פני כדור הארץ, אנו יכולים להשתמש במשוואה הפשוטה Fgrav = מ ג לחישוב כוח הכובד.
אם אתה רוצה קירוב מדויק יותר של כוח, אתה עדיין יכול להשתמש במשוואה לעיל, Fgrav = (GMכדור הארץמ)/ד2 לקביעת כוח הכובד.
שלב 3. השתמש ביחידות המדד המתאימות
עבור משוואה מסוימת זו, עליך להשתמש ביחידות מטריות. המסה של האובייקט צריכה להיות בקילוגרמים (ק ג) והתאוצה צריכה להיות במטר לשנייה בריבוע (מ/ש2). עליך להמיר ליחידות אלה לפני שתמשיך בחישוב.
שלב 4. קבע את מסת האובייקט המדובר
עבור אובייקטים קטנים יותר, אתה יכול לשקול אותם בסולם או באיזון כדי לקבוע את משקלו בקילוגרמים (ק ג). עבור אובייקטים גדולים יותר, יהיה עליך לחפש את המסה המשוערת בטבלה או באינטרנט. בבעיות פיזיקה, מסת האובייקט תסופק לך בדרך כלל.
שלב 5. פתור את המשוואה
לאחר שתגדיר את המשתנים של המשוואה שלך, תוכל לחבר אותם ולפתור. ודא שכל היחידות שלך נמצאות במדד ובקנה המידה הנכון. המסה צריכה להיות בקילוגרמים והמרחק במטרים. פתור את המשוואה באמצעות סדר הפעולות המתאים.
- בואו נשתמש באותה משוואה מלמעלה ונראה עד כמה הקרבה קרובה. קבע את כוח הכבידה על אדם של 68 ק"ג על פני כדור הארץ.
- ודא שלכל המשתנים שלך יש את היחידות המתאימות: m = 68 ק"ג, g = 9.8 m/s2.
- כתוב את המשוואה שלך. וgrav = mg = 68*9.8 = 666 N.
- עם F = mg כוח הכובד הוא 666 N, בעוד שהמשוואה המדויקת יותר מניבה כוח של 665 N. כפי שאתה יכול לראות, ערכים אלה זהים כמעט.
וידאו - על ידי שימוש בשירות זה, מידע מסוים עשוי להיות משותף עם YouTube
טיפים
- שתי נוסחאות אלה צריכות לתת את אותה התוצאה, אך הנוסחה הקצרה יותר פשוטה לשימוש כאשר דנים באובייקטים על פני כוכב הלכת.
- השתמש בנוסחה הראשונה אם אינך יודע את ההאצה עקב כוח הכבידה על כוכב לכת או אם אתה קובע את כוח הכבידה בין שני עצמים גדולים מאוד כגון ירח וכוכב לכת.
