visuotinis gravitacijos dėsnis

Fizinis

2022

Aiškiname, kas yra Visuotinės Gravitacijos Dėsnis, kokia yra jo formulė ir teiginys. Taip pat jūsų formulės naudojimo pavyzdžiai.

Visuotinės gravitacijos dėsnis apibūdina kūnų gravitacinę sąveiką.

Kas yra visuotinės gravitacijos dėsnis?

Visuotinės gravitacijos dėsnis yra vienas iš dėsniųfizinis savo knygoje suformulavo Isaacas NewtonasPhilosophiae Naturalis Principia Mathematica1687 m. Jame aprašoma gravitacinė sąveika tarp masyvių kūnų ir nustatomas proporcingumo santykis. Gravitacinė jėga su masė kūnų.

Suformuluodamas šį dėsnį, Niutonas padarė išvadą, kad jėga, kuria dvi masės traukia viena kitą, yra proporcinga jų masių sandaugai, padalytai iš atstumo, kuris jas skiria kvadratu. Šie išskaičiavimai yra empirinio patikrinimo, naudojant stebėjimas.

Įstatymas reiškia, kad kuo arčiau ir masyvesni du kūnai, tuo intensyviau jie trauks vienas kitą. Kaip ir kiti Niutono dėsniai, tai reiškė šuolį į priekį mokslo žinių laiko.

Tačiau šiandien žinome, kad nuo tam tikro masės kiekio šis dėsnis netenka galios (supermasyvių objektų atveju), todėl reikia dirbti su 1915 metais Alberto Einšteino suformuluotu Bendrosios reliatyvumo dėsniu. Visuotinės gravitacijos dėsnis yra Einšteino dėsnio priartėjimas, tačiau vis tiek naudinga suprasti daugumą pasaulio gravitacijos reiškinių.Saulės sistema.

Visuotinės gravitacijos dėsnio teiginys

Formalus šio Niutono įstatymo teiginys teigia, kad:

"Jėga, kuria du objektai traukia, yra proporcinga jų masių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga juos skiriančio atstumo kvadratui."

Tai reiškia, kad bet kurie du kūnai traukia vienas kitą didesne ar mažesne jėga, priklausomai nuo jų masės didesnės ar mažesnės ir pagal atstumą tarp jų.

Visuotinės gravitacijos dėsnio formulė

Pagrindinė visuotinės gravitacijos dėsnio formulė yra tokia:

F = | (G. M1. M2) / r² | . r*

Kur:

  • F yra traukos jėga tarp dviejų masių
  • G yra universali gravitacijos konstanta (6,673484,10-11 N.m2 / kg2)
  • m1 yra vieno iš kūnų masė
  • m2 yra kito kūno masė
  • r atstumas, kuris juos skiria.
  • r * yra vieneto vektorius, nurodantis jėgos kryptį.

Jei apskaičiuojame kiekvieno kūno traukos jėgas (jėgą, kurią masė 1 daro 2 ir atvirkščiai), turėsime dvi jėgas, lygias modulyje ir priešingos krypties. Norint gauti šį ženklų skirtumą, reikia parašyti lygtį taip:

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

Keičiant 1 po 2, gauname kiekvieno atvejo jėgą. Taip parašyta, vektorius (r1-r2) nurodo teisingą kryptį (ženklą) kiekvienai jėgai.

Visuotinės gravitacijos dėsnio pavyzdžiai

Išspręskime keletą pratimų kaip šios formulės taikymo pavyzdį.

  • Tarkime, 800 kg masės ir 500 kg masės pritraukiamos vakuume, atskirtuose 3 metrų atstumu. Kaip galime apskaičiuoti jų patiriamą traukos jėgą?

Tiesiog taikydami formulę:

F = G. (m1.m2) / r2

Kuris bus: F = (6,67 × 10-11 N.m2 / kg2). (800 kg. 500 kg) / (3 m) 2

Ir tada: F = 2 964 x 10-6 N.

  • Kitas pratimas: Kokiu atstumu turime pastatyti du 1 kg masės kūnus, kad jie pritrauktų 1 N jėga?

Pradedant nuo tos pačios formulės

F = G. (m1.m2) / r2

Mes pašalinsime atstumą, išlikdami to r2 = G. (m1.m2) / F

Arba kas tas pats: r = √ (G. [m1.m2]) / F

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

Rezultatas yra toks, kad r = 8,16 x 10-6 metrai.

!-- GDPR -->