Definiția și formula pentru forța gravitației
Sub influența forței de atracție pe Pământ, toate cadavrele cad cu aceeași accelerație față de suprafața sa. Această accelerație se numește accelerarea căderii libere și este notată cu: g. Valoarea lui în sistemul SI este considerată egală cu g = 9,80665 m / s 2 - aceasta este așa-numita valoare standard.
Cele de mai sus înseamnă că într-un cadru de referință asociat cu Pământul, o forță egală cu forța care acționează asupra oricărui corp cu m masa acționează:
care se numește gravitate.
Dacă corpul se află în picioare pe suprafața Pământului, atunci gravitatea este echilibrată de răspunsul suspensiei sau suportului, care împiedică caderea corpului (greutatea corporală).
Diferența dintre gravitate și gravitate față de Pământ
Pentru a fi precis, trebuie remarcat faptul că, ca urmare a sistemului de referință neinertiale care este asociat cu Pământul, gravitația este diferită de forța de atracție a Pământului. Accelerația, care corespunde mișcării de-a lungul orbitei, este mult mai mică decât accelerația, care este asociată cu rotația zilnică a Pământului. Cadrul de referință asociat cu Pământul se rotește în raport cu sistemele inerțiale cu viteză unghiulară = const. Prin urmare, în cazul în care luarea în considerare a mișcării organismelor față de Pământ ar trebui să ia în considerare forța centrifugă de inerție (Fin), egal cu:
unde m este masa corpului, r este distanța de la axa Pământului. Dacă corpul nu este situat la o înălțime de pe suprafața Pământului (în comparație cu raza Pământului), atunci putem presupune acest lucru
unde RZ - raza pământului, - latitudinea terenului.
În acest caz, accelerația gravitației (g) față de Pământ va fi determinată de acțiunea forțelor: forțele de atracție asupra Pământului () și forța de inerție (). În acest caz, forța gravitației - este rezultatul acestor forțe:
Deoarece forța gravitațională informează corpul având masa m, accelerația este egală, atunci relația (1) este corectă.
Diferența dintre forța gravitației și forța gravitației asupra Pământului este mică. Deci, cum.
Ca orice forță, forța gravitației este o cantitate vectorială. Direcția forței, de exemplu, coincide cu direcția firului întins de sarcină, numită direcția plumbului. Forța este îndreptată spre centrul Pământului. Prin urmare, linia plumbului este îndreptată, de asemenea, numai la poli și ecuator. La alte latitudini, unghiul de abatere () de la direcția spre centrul Pământului este egal cu:
Diferența dintre Fg-P este maximă la ecuator, este 0,3% din forța Fg. Deoarece globul este oblat lângă poli, Fg are o anumită variație a latitudinii. Deci este 0,2% mai mic la ecuator decat la stalpii. Ca urmare, accelerația g variază cu o latitudine de 9.780 m / s 2 (ecuator) până la 9.832 m / s 2 (poli).
În ceea ce privește un sistem de referință inerțial (de exemplu, heliocentrica CO) corp în cădere liberă se va deplasa cu o accelerație (a) diferit de g, modulo egal:
și coincide în direcția cu direcția forței.
Unități de măsură a gravitației
Unitatea principală de măsurare a gravitației în sistemul SI este: [P] = H
Exemple de rezolvare a problemelor
Sarcină. Determinați de câte ori magnitudinea gravitației de pe Pământ (P1) este mai mare decât forța gravitațională de pe Lună (P2).
Soluția. Modulul de greutate este definit de formula:
Dacă se înțelege gravitatea pe Pământ, atunci, ca o accelerare a căderii libere, vom folosi valoarea m / c ^ 2. Pentru a calcula gravitatea pe Lună, găsim folosind directoare accelerarea gravitației pe această planetă, aceasta este de 1,6 m / s ^ 2.
Astfel, pentru a răspunde la întrebarea pusă, trebuie să găsim relația:
Sarcină. Obțineți o expresie care corelează latitudinea și unghiul, care formează un vector de gravitate și un vector de gravitate pe Pământ.
Soluția. Unghiul care se formează între direcțiile forței de atracție a Pământului și direcția gravitației poate fi estimat dacă luăm în considerare figura 1 și aplicăm teorema sinusoidală. Figura 1 prezintă: - forța centrifugă de inerție care apare datorită rotației Pământului în jurul axei; - forța gravitației; - forța de atracție a corpului asupra Pământului. Unghiul este latitudinea terenului de pe Pământ.
Prin teorema sinusoidală, avem:
unde expresia pentru forța centrifugală poate fi definită ca:
Rz este raza Pământului. În acest caz:
Substituim expresiile (2.2) și (2.3) în (2.1), avem:
unde valoarea poate fi calculată dacă luăm în considerare faptul că raza Pământului este Rz = 6400 km. Viteza unghiulară a rotației Pământului este:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: