Wie man die Schwerkraft berechnet

Inhalt

• Die Schwerkraft
• Die Schwerkraft erklärt
• Kraft aufgrund der Schwerkraftformel
• Tipps

Die Schwerkraft ist überall - buchstäblich und im alltäglichen bewussten Handeln von Menschen auf der ganzen Welt. Es ist schwierig oder unmöglich, sich vorzustellen, in einer Welt zu leben, die frei von ihren Auswirkungen ist, oder in einer Welt, in der die Auswirkungen um einen "kleinen" Betrag reduziert wurden - sagen wir "nur" um etwa 25 Prozent. Stellen Sie sich vor, Sie wären nicht in der Lage, hoch genug zu springen, um einen 3 Meter hohen Basketballrand zu berühren, und könnten mit Leichtigkeit eintauchen. Dies ist ungefähr das, was eine 25-prozentige Steigerung der Sprungfähigkeit dank der verminderten Schwerkraft einer großen Anzahl von Menschen bringen würde!

Als eine der vier fundamentalen physikalischen Kräfte beeinflusst die Schwerkraft jedes Ingenieurunternehmen, das Menschen jemals unternommen haben, insbesondere im Bereich der Wirtschaft. Die Fähigkeit, die Schwerkraft zu berechnen und damit verbundene Probleme zu lösen, ist eine grundlegende und wesentliche Fähigkeit in einführenden Kursen in den Naturwissenschaften.

Die Schwerkraft

Niemand kann genau sagen, was Schwerkraft ist, aber es ist möglich, sie mathematisch und in Bezug auf andere physikalische Größen und Eigenschaften zu beschreiben. Die Schwerkraft ist eine der vier fundamentalen Kräfte in der Natur, die anderen sind die starken und schwachen Kernkräfte (die auf inneratomarer Ebene wirken) und die elektromagnetische Kraft. Die Schwerkraft ist die schwächste der vier, hat aber enormen Einfluss darauf, wie das Universum selbst strukturiert ist.

Mathematisch gesehen ist die Schwerkraft in Newton (oder äquivalent kg m / s)²) zwischen zwei beliebigen Massenobjekten M₁ und M₂ getrennt durch r meter wird ausgedrückt als:

F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

bei dem die Universal- Gravitationskonstante G = 6.67 × 10^-11 N m²/kg².

Die Schwerkraft erklärt

Die Größenordnung G des Gravitationsfeldes eines "massiven" Objekts (dh einer Galaxie, eines Sterns, eines Planeten, eines Mondes usw.) wird mathematisch ausgedrückt durch die Beziehung:

g = frac {GM} {d ^ 2}

wo G ist die gerade definierte Konstante, M ist die Masse des Objekts und d ist der Abstand zwischen dem Objekt und dem Punkt, an dem das Feld gemessen wird. Sie können sehen, indem Sie den Ausdruck für F_grav Das G hat Krafteinheiten geteilt durch Masse, da die Gleichung für G ist im wesentlichen die Schwerkraftgleichung (die Gleichung für F_grav) ohne Berücksichtigung der Masse des kleineren Objekts.

Die Variable G hat daher Beschleunigungseinheiten. In der Nähe der Erdoberfläche beträgt die Beschleunigung aufgrund der Erdanziehungskraft 9,8 Meter pro Sekunde oder 9,8 m / s². Wenn Sie sich für ein naturwissenschaftliches Studium entscheiden, werden Sie diese Zahl öfter sehen, als Sie zählen können.

Kraft aufgrund der Schwerkraftformel

Durch Kombinieren der Formeln in den beiden obigen Abschnitten wird die Beziehung hergestellt

F = mg

wo G = 9,8 m / s² auf der Erde. Dies ist ein Sonderfall von Newtons zweitem Bewegungsgesetz

F = ma

Die Schwerkraftbeschleunigungsformel kann in üblicher Weise mit den sogenannten Newtonschen Bewegungsgleichungen verwendet werden, die sich auf die Masse beziehen (m), Geschwindigkeit (v), lineare Position (X), vertikale Position (y), Beschleunigung (ein) und Zeit (t). Das ist genauso d = (1/2)beim², die Entfernung, die ein Objekt in der Zeit zurücklegt t in einer Linie unter der Kraft einer gegebenen Beschleunigung die Entfernung y Ein Objekt wird mit der Zeit unter die Schwerkraft fallen t ergibt sich aus dem Ausdruck d = (1/2)gt², oder 4.9_t_² für Objekte, die unter dem Einfluss der Schwerkraft der Erde fallen.

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