ο παγκόσμιος νόμος της βαρύτητας

Φυσικός

2022

Εξηγούμε τι είναι ο Νόμος της Παγκόσμιας Βαρύτητας, πώς είναι ο τύπος και η δήλωσή του. Επίσης, παραδείγματα χρήσης της φόρμουλας σας.

Ο νόμος της παγκόσμιας βαρύτητας περιγράφει τη βαρυτική αλληλεπίδραση των σωμάτων.

Τι είναι ο νόμος της παγκόσμιας έλξης;

Ο νόμος της παγκόσμιας έλξης είναι ένας από τους νόμουςφυσικός διατυπώθηκε από τον Ισαάκ Νεύτωνα στο βιβλίο τουPhilosophiae Naturalis Principia Mathematicaτου 1687. Περιγράφει τη βαρυτική αλληλεπίδραση μεταξύ μεγάλων σωμάτων και καθιερώνει μια σχέση αναλογικότητας των Βαρυτική δύναμη με το μάζα των σωμάτων.

Για να διατυπώσει αυτόν τον νόμο, ο Νεύτωνας συμπέρανε ότι η δύναμη με την οποία δύο μάζες έλκονται η μία την άλλη είναι ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους διαιρούμενο με την απόσταση που τις χωρίζει στο τετράγωνο. Αυτές οι αφαιρέσεις είναι το αποτέλεσμα εμπειρικής επαλήθευσης μέσω του παρατήρηση.

Ο νόμος υπονοεί ότι όσο πιο κοντά και πιο ογκώδη είναι δύο σώματα, τόσο πιο έντονα θα έλκονται το ένα το άλλο. Όπως και άλλοι Νευτώνειοι νόμοι, αντιπροσώπευε ένα άλμα προς τα εμπρός στο επιστημονική γνώση της εποχής.

Ωστόσο, σήμερα γνωρίζουμε ότι, από μια ορισμένη ποσότητα μάζας, αυτός ο νόμος χάνει την ισχύ του (στην περίπτωση υπερμεγέθων αντικειμένων) και είναι απαραίτητο να εργαστούμε με τον νόμο της Γενικής Σχετικότητας που διατυπώθηκε το 1915 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν. Ο Νόμος της Παγκόσμιας Βαρύτητας είναι τότε μια προσέγγιση του νόμου του Αϊνστάιν, αλλά εξακολουθεί να είναι χρήσιμο να κατανοήσουμε τα περισσότερα από τα βαρυτικά φαινόμενα του κόσμου.Ηλιακό σύστημα.

Δήλωση του Νόμου της Παγκόσμιας Βαρύτητας

Η επίσημη δήλωση αυτού του Νευτώνειου νόμου υποστηρίζει ότι:

«Η δύναμη με την οποία έλκονται δύο αντικείμενα είναι ανάλογη με το γινόμενο των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης που τα χωρίζει».

Αυτό σημαίνει ότι οποιαδήποτε δύο σώματα έλκονται μεταξύ τους με μεγαλύτερη ή μικρότερη δύναμη ανάλογα με τη μάζα τους είναι μεγαλύτερη ή μικρότερη και ανάλογα με την απόσταση μεταξύ τους.

Τύπος του νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας

Ο θεμελιώδης τύπος του νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας είναι ο εξής:

F = | (G. M1. M2) / r² | . r *

Που:

  • F είναι η δύναμη έλξης μεταξύ δύο μαζών
  • G είναι η καθολική σταθερά βαρύτητας (6,673484,10-11 N.m2 / kg2)
  • m1 είναι η μάζα ενός από τα σώματα
  • m2 είναι η μάζα ενός άλλου σώματος
  • r την απόσταση που τους χωρίζει.
  • r * είναι το μοναδιαίο διάνυσμα που δείχνει την κατεύθυνση της δύναμης.

Αν υπολογιστούν οι ελκτικές δυνάμεις κάθε σώματος (η δύναμη που ασκεί η μάζα 1 στο 2 και αντίστροφα), θα έχουμε δύο δυνάμεις ίσες σε μονάδα και αντίθετη φορά. Για να λάβετε αυτή τη διαφορά στα πρόσημα, είναι απαραίτητο να γράψετε την εξίσωση ως εξής:

F12 = | ΣΟΛ. m1.m2 / (r11-r2) 3 | . (r1-r2)

Όταν αλλάζουμε 1 επί 2 λαμβάνουμε τη δύναμη για κάθε περίπτωση. Γραμμένο με αυτόν τον τρόπο, το διάνυσμα (r1-r2) δίνει τη σωστή κατεύθυνση (το πρόσημο) για κάθε δύναμη.

Παραδείγματα του νόμου της παγκόσμιας βαρύτητας

Ας λύσουμε μερικές ασκήσεις ως παράδειγμα εφαρμογής αυτού του τύπου.

  • Ας υποθέσουμε ότι μια μάζα 800 kg και μια μάζα 500 kg έλκονται στο κενό, που χωρίζονται από ένα διάστημα 3 μέτρων. Πώς μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη έλξης που βιώνουν;

Απλά εφαρμόζοντας τον τύπο:

F = G. (m1.m2) / r2

Ποιο θα είναι: F = (6,67 × 10-11 N.m2 / kg2). (800 κιλά. 500 κιλά) / (3μ) 2

Και μετά: F = 2.964 x 10-6 N.

  • Άλλη άσκηση: Σε ποια απόσταση πρέπει να τοποθετήσουμε δύο σώματα μάζας 1 kg, ώστε να έλκονται με δύναμη 1 N;

Ξεκινώντας από την ίδια φόρμουλα

F = G. (m1.m2) / r2

Θα καθαρίσουμε την απόσταση, μένοντας αυτή r2 = G. (m1.m2) / F

Ή τι είναι το ίδιο: r = √ (G. [m1.m2]) / F

Δηλαδή: r = √ (6,67 × 10-11 N.m2 / kg2. 1kg x 1kg) / 1N

Το αποτέλεσμα είναι ότι r = 8,16 x 10-6 μέτρα.

!-- GDPR -->