Ինչպես հաշվարկել ձգողության ուժը. 10 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: Jason Gerald | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-15 08:17

Ձգողականությունը ֆիզիկայի հիմնարար ուժերից մեկն է: Graանրության ամենակարևոր կողմն այն է, որ այն համընդհանուր է. Բոլոր օբյեկտներն ունեն գրավիտացիոն ուժ, որը գրավում է այլ առարկաներ: Գրավիտացիոն ուժի մեծությունը կախված է զանգվածից և երկու առարկաների միջև եղած հեռավորությունից:

Քայլ

2 -րդ մաս 1 -ին. Երկու օբյեկտների միջև ձգողության ուժի հաշվարկ

Քայլ 1. Սահմանեք օբյեկտի վրա ձգվող ձգողական ուժի հավասարումը, F_{ծանրություն} = (Գմ₁մ₂)/դ².

Որպեսզի կարողանանք հաշվարկել օբյեկտի գրավիտացիոն ուժը, այս հավասարումը հաշվի է առնում նաև երկու առարկաների զանգվածները և դրանց հեռավորությունը միմյանցից: Հավասարման փոփոխականները նկարագրված են ստորև:

• Ֆ_{ծանրություն} գրավիտացիոն ուժն է
• G- ը 6,673 x 10 համընդհանուր գրավիտացիոն հաստատուն է^-11 Nm²/կգ²
• մ₁ առաջին օբյեկտի զանգվածն է
• մ₂ երկրորդ օբյեկտի զանգվածն է
• d- ը երկու օբյեկտների կենտրոնների միջև հեռավորությունն է
• Երբեմն դ -ի փոխարեն գտնում ես r տառը: Այս երկու խորհրդանիշները ներկայացնում են երկու առարկաների միջև եղած հեռավորությունը:

Քայլ 2. Օգտագործեք համապատասխան մետրային միավորներ:

Այս հավասարման համար դուք պետք է օգտագործեք մետրային միավորներ: Օբյեկտի զանգվածը պետք է լինի կիլոգրամներով (կգ), իսկ օբյեկտների միջև հեռավորությունը `մետրերով (մ): Շարունակելուց առաջ դուք պետք է այս միավորները վերածեք մետրային միավորների

Քայլ 3. Որոշեք տվյալ օբյեկտի զանգվածը:

Փոքր օբյեկտների համար կարող եք դրանք կշռել ՝ դրանց քաշը կիլոգրամներով որոշելու համար: Մեծ օբյեկտների համար կարող եք մոտավոր զանգվածը փնտրել սեղանի վրա կամ ինտերնետում: Ֆիզիկայի խնդիրներում սովորաբար օբյեկտի զանգվածը կասվի:

Քայլ 4. Չափել երկու օբյեկտների միջև եղած հեռավորությունը:

Եթե փորձում եք հաշվարկել գրավիտացիոն ուժը առարկայի և երկրի միջև, ապա պետք է իմանաք, թե որքան հեռու է գտնվում այդ առարկան երկրի կենտրոնից:

• Երկրի մակերևույթից մինչև երկրի կենտրոն հեռավորությունը կազմում է մոտ 6,38 x 10⁶ մ
• Համացանցում կարող եք փնտրել սեղաններ կամ այլ աղբյուրներ, որոնք ձեզ ասում են Երկրի կենտրոնից մինչև երկրի մակերևույթի տարբեր բարձունքների մոտավոր հեռավորությունը:

Քայլ 5. Լրացրեք հաշվարկը:

Եթե դուք սահմանել եք հավասարման փոփոխականները, ազատորեն մուտքագրեք դրանք լուծելու համար: Համոզվեք, որ բոլոր փոփոխականները գտնվում են մետրային միավորներում և ճիշտ չափված են: Massանգվածը պետք է լինի կիլոգրամներով, իսկ հեռավորությունը `մետրերով: Լուծել հավասարումները հաշվարկների ճիշտ հերթականությամբ:

• Օրինակ, որոշեք այն մարդու գրավիտացիոն ուժը, որի զանգվածը 68 կգ է երկրի մակերեւույթից: Երկրի զանգվածը 5,98 x 10 է²⁴ կգ
• Համոզվեք, որ բոլոր փոփոխականները ճիշտ միավորներով են: մ₁ = 5, 98 x 10²⁴ կգ, մ₂ = 68 կգ, G = 6.673 x 10^-11 Nm²/կգ², և d = 6, 38 x 10⁶ մ
• Գրեք ձեր հավասարումը ՝ Ֆ_{ծանրություն} = (Գմ₁մ₂)/դ² = [(6, 67 x 10^-11) x 68 x (5, 98 x 10)²⁴)]/(6, 38 x 10⁶)²
• Բազմապատկեք երկու օբյեկտների զանգվածները, որոնք հաշվի են առնվում: 68 x (5, 98 x 10²⁴) = 4.06 x 10²⁶
• Արդյունքը բազմապատկեք մ₁ եւ մ₂ գրավիտացիոն հաստատությամբ Գ. (4.06 x 10²⁶) x (6.67 x 10^-11) = 2,708 x 10¹⁶
• Քառակուսի դարձրեք երկու օբյեկտների միջև եղած հեռավորությունը: (6, 38 x 10⁶)² = 4,07 x 10¹³
• Կիսվել արդյունքով G x մ₁ x մ₂ քառակուսի հեռավորության վրա ՝ Նյուտոններում (N) գրավիտացիոն ուժ ստանալու համար: 2, 708 x 10¹⁶/4, 07 x 10¹³ = 665 Ն
• Նրա գրավիտացիոն ուժը 665 Ն է:

2 -րդ մաս 2 -ից. Երկրի վրա ձգողության ուժի հաշվարկ

Քայլ 1. Հասկացեք Նյուտոնի երկրորդ օրենքը, F = ma:

Նյուտոնի երկրորդ օրենքն ասում է, որ օբյեկտի արագացումը ուղիղ համեմատական է նրա վրա գործող զուտ ուժին և հակադարձ համեմատական `իր զանգվածին: Այլ կերպ ասած, եթե օբյեկտի վրա ազդող ուժն ավելի մեծ է, քան հակառակ ուղղությամբ գործող ուժը, օբյեկտը կշարժվի ավելի ուժեղ ուժով:

• Այս օրենքը կարելի է ամփոփել F = ma հավասարումով, որտեղ F- ը ուժն է, m- ը օբյեկտի զանգվածն է, իսկ a- ն ՝ արագացումը:
• Այս օրենքի շնորհիվ մենք կարող ենք հաշվարկել Երկրի մակերևույթի բոլոր առարկաների ձգողական ուժը ՝ օգտագործելով ծանրության պատճառով հայտնի արագացումը:

Քայլ 2. Գտեք Երկրի ձգողության շնորհիվ առաջացած արագացումը:

Երկրի վրա ձգողության ուժը ստիպում է բոլոր առարկաների արագացմանը 9,8 մ/վրկ². Երկրի մակերևույթում մենք կարող ենք օգտագործել պարզեցված հավասարում. F_{ծանրություն} = մգ ՝ գրավիտացիոն ուժը հաշվարկելու համար:

Եթե ցանկանում եք իմանալ գրավիտացիոն ուժերի ավելի ճշգրիտ թիվը, կարող եք դեռ օգտագործել նախորդ քայլի բանաձևը ՝ F_{ծանրություն} = (GM_Երկիրմ)/դ² որոշել գրավիտացիոն ուժը:

Քայլ 3. Օգտագործեք համապատասխան մետրային միավորներ:

Այս հավասարման համար դուք պետք է օգտագործեք մետրային միավորներ: Օբյեկտի զանգվածը պետք է լինի կիլոգրամներով (կգ), իսկ օբյեկտների միջև հեռավորությունը `մետրերով (մ): Շարունակելուց առաջ դուք պետք է այս միավորները վերածեք մետրային միավորների:

Քայլ 4. Որոշեք տվյալ օբյեկտի զանգվածը:

Փոքր օբյեկտների համար կարող եք դրանք կշռել ՝ դրանց քաշը կիլոգրամներով որոշելու համար: Մեծ օբյեկտների համար կարող եք մոտավոր զանգվածը փնտրել սեղանի վրա կամ ինտերնետում: Ֆիզիկայի խնդիրներում սովորաբար օբյեկտի զանգվածը կասվի:

Քայլ 5. Լրացրեք հաշվարկը:

Եթե դուք սահմանել եք հավասարման փոփոխականները, ազատորեն մուտքագրեք դրանք լուծելու համար: Համոզվեք, որ բոլոր փոփոխականները գտնվում են մետրային միավորներում և ճիշտ չափված են: Massանգվածը պետք է լինի կիլոգրամներով, իսկ հեռավորությունը `մետրերով: Լուծել հավասարումները հաշվարկների ճիշտ հերթականությամբ:

• Փորձենք օգտագործել նախորդ քայլի հավասարումը և տեսնենք, թե որքան մոտ են արդյունքները: Որոշեք 68 կգ զանգված ունեցող մարդու գրավիտացիոն ուժը երկրի մակերեսին:
• Համոզվեք, որ բոլոր փոփոխականները ճիշտ միավորներով են `m = 68 կգ, g = 9.8 մ/վ².
• Գրեք բանաձևը: Ֆ_{ծանրություն} = մգ = 68*9, 8 = 666 Ն
• Ֆ = բանաձև օգտագործելով գրավիտացիոն ուժը 666 N է, մինչդեռ նախորդ քայլի բանաձևից ստացված արդյունքը 665 N. Ինչպես տեսնում եք, երկու արդյունքները գրեթե նույնն են:

Խորհուրդներ

• Այս երկու բանաձևերը պետք է նույն պատասխանը տան, բայց ավելի կարճ և պարզ բանաձևն ավելի հեշտ է օգտագործել մոլորակի մակերևույթի օբյեկտների քննարկման ժամանակ:
• Օգտագործեք առաջին բանաձևը, եթե չգիտեք մոլորակի վրա ձգողականության պատճառով առաջացած արագացումը, կամ հաշվարկում եք ձգողական ուժը երկու շատ մեծ օբյեկտների միջև, օրինակ ՝ լուսնի կամ մոլորակների միջև: