Sebutkan konsep percepatan jatuh bebas sering disertai dengan contoh dan eksperimen dari buku teks sekolah, di mana benda dengan berat berbeda (khususnya, pena dan koin) dijatuhkan dari ketinggian yang sama. Tampaknya sangat jelas bahwa benda-benda akan jatuh ke tanah pada interval yang berbeda (bulu mungkin tidak jatuh sama sekali). Oleh karena itu, tubuh tidak hanya mematuhi satu aturan tertentu. Namun, ini tampaknya diterima begitu saja sekarang, beberapa waktu lalu percobaan diperlukan untuk mengkonfirmasi hal ini. Para peneliti cukup berasumsi bahwa gaya tertentu bekerja pada kejatuhan benda, yang memengaruhi gerakan mereka dan, sebagai akibatnya, kecepatan gerakan vertikal. Ini diikuti oleh eksperimen yang tidak kalah terkenalnya dengan tabung kaca dengan koin dan pena di dalamnya (untuk kemurnian eksperimen). Udara dievakuasi dari tabung, setelah itu ditutup rapat. Apa yang mengejutkan para peneliti ketika pena dan koin, meskipun beratnya jelas berbeda, jatuh pada kecepatan yang sama.

Pengalaman ini menjadi dasar tidak hanya untuk penciptaan konsep itu sendiri. percepatan gravitasi(USP), tetapi juga untuk asumsi bahwa jatuh bebas (yaitu, jatuhnya benda di mana tidak ada gaya yang berlawanan) hanya mungkin dalam ruang hampa. Di udara, yang merupakan sumber perlawanan, semua benda bergerak dengan percepatan.

Beginilah konsepnya muncul percepatan gravitasi, yang memiliki definisi sebagai berikut:

• jatuhnya tubuh dari keadaan istirahat di bawah pengaruh Bumi.

Konsep ini diberi alfabet g (zhe).

Berdasarkan eksperimen semacam itu, menjadi jelas bahwa USP adalah karakteristik mutlak Bumi, karena diketahui bahwa ada kekuatan di planet kita yang menarik semua benda ke permukaannya. Namun, muncul pertanyaan lain: bagaimana mengukur kuantitas ini dan apa nilainya.

Solusi untuk pertanyaan pertama ditemukan cukup cepat: para ilmuwan, menggunakan fotografi khusus, merekam posisi tubuh selama jatuh dalam periode waktu yang berbeda. Hal yang aneh ternyata: semua mayat di tempat ini Bumi jatuh dengan percepatan yang sama, yang, bagaimanapun, agak bervariasi tergantung pada tempat tertentu di planet ini. Pada saat yang sama, ketinggian tempat tubuh memulai gerakannya tidak masalah: bisa 10, 100 atau 200 meter.

Itu mungkin untuk mengetahui: percepatan jatuh bebas di Bumi adalah sekitar 9,8 N/kg. Bahkan, nilai ini bisa berkisar dari 9,78 N/kg hingga 9,83 N/kg. Perbedaan seperti itu (walaupun kecil di mata orang awam) dijelaskan baik (yang tidak terlalu bulat, tetapi rata di kutub) dan harian Sebagai aturan, nilai rata-rata diambil untuk perhitungan - 9,8 N / kg, dengan angka besar- dibulatkan menjadi 10 N/kg.

g=9,8 N/kg

Dengan latar belakang data yang diperoleh, terlihat bahwa percepatan jatuh bebas di planet lain berbeda dengan di Bumi. Para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa itu dapat diungkapkan dengan rumus berikut:

g= Planet-planet G x M/(planet R)(2)

pembicaraan dengan kata-kata sederhana: G (6.67. 10 (-11) m2/s2 kg)) harus dikalikan dengan M - massa planet dibagi R - kuadrat jari-jari planet. Sebagai contoh, mari kita cari percepatan jatuh bebas di bulan. Mengetahui bahwa massanya adalah 7,3477·10(22) kg, dan jari-jarinya adalah 1737,10 km, kita menemukan bahwa USP=1,62 N/kg. Seperti yang Anda lihat, percepatan di kedua planet sangat berbeda satu sama lain. Secara khusus, di Bumi hampir 6 kali lebih banyak! Sederhananya, Bulan menarik benda-benda di permukaannya dengan gaya yang 6 kali lebih kecil dari Bumi. Itulah sebabnya astronot di bulan, yang kita lihat di televisi, tampak lebih ringan. Faktanya, mereka menurunkan berat badan (bukan massa!). Hasilnya adalah efek menyenangkan seperti melompat beberapa meter, perasaan terbang dan langkah panjang.

Konverter Panjang dan Jarak Konverter Massa Konverter Massa dan Makanan Konverter Volume Konverter Area Volume dan Satuan Konverter in resep Konverter Suhu Konverter Tekanan, Tegangan, Young's Modulus Konverter Energi dan Kerja Konverter Daya Konverter Gaya Konverter Waktu Konverter Kecepatan Linear Konverter Kecepatan Linear Sudut Datar Efisiensi Termal dan Ekonomi Bahan Bakar Konverter Jumlah ke berbagai sistem kalkulus Pengonversi satuan ukuran jumlah informasi Nilai tukar Ukuran Pakaian Wanita dan Ukuran Sepatu pakaian pria Konverter Kecepatan dan Kecepatan Sudut Konverter Percepatan Konverter Percepatan Sudut Konverter Kepadatan Konverter Volume Spesifik Konverter Momen Inersia Konverter Momen Gaya Konverter Torsi panas spesifik Nilai Kalor (berdasarkan massa) Densitas Energi dan Nilai Kalor Spesifik (Volume) Konverter Selisih Suhu Konverter Koefisien Ekspansi Termal Konverter Resistansi Termal Konverter Konduktivitas Termal Konverter panas spesifik Eksposur Energi dan Konverter Densitas Konverter Daya Radiasi Termal aliran panas Konverter Koefisien Perpindahan Panas Konverter Aliran Volume Konverter aliran massa Konverter Laju Aliran Molar Konverter Densitas Fluks Massa Konverter Konsentrasi Molar Konverter Konsentrasi Massa dalam Larutan Konverter Viskositas Dinamis (Mutlak) Konverter Viskositas Kinematik Konverter Tegangan Permukaan Konverter Permeabilitas Uap Konverter Permeabilitas Uap dan Kecepatan Transfer Uap Konverter Tingkat Suara Konverter Sensitivitas Mikrofon Konverter Tingkat Tekanan Suara (SPL) Konverter Level Konverter tekanan suara dengan tekanan referensi yang dapat dipilih Konverter kecerahan Konverter intensitas cahaya Konverter pencahayaan Konverter resolusi grafis komputer Konverter frekuensi dan panjang gelombang Daya optik dalam dioptri dan Focal length Konverter Daya dalam Dioptri dan Pembesaran Lensa (×) muatan listrik Konverter Densitas Muatan Linier kepadatan permukaan Konverter Densitas Muatan Biaya Massal arus listrik Konverter Densitas Arus Linier Konverter Densitas Arus Permukaan Konverter Tegangan Medan listrik Konverter Potensial Elektrostatik dan Konverter Tegangan hambatan listrik Konverter Konverter Resistivitas Listrik konduktivitas listrik Konverter Konduktivitas Listrik Konverter Induktansi Kapasitansi Konverter Pengukur Kawat AS Tingkat dalam dBm (dBm atau dBm), dBV (dBV), Watt, dll. Satuan Konverter Kekuatan Magnetomotive Force Converter Medan gaya Konverter fluks magnet Radiasi Konverter Induksi Magnetik. Pengonversi Radiasi Penyerapan Tingkat Dosis Radioaktivitas. Radiasi Konverter Peluruhan Radioaktif. Konverter Dosis Paparan Radiasi. Konverter Dosis Terserap Konverter Awalan Desimal Transfer Data Tipografi dan Konverter Pencitraan Satuan Volume Kayu Perhitungan Konverter Satuan masa molar Sistem periodik unsur kimia D.I. Mendeleev

1 percepatan gravitasi [g] = 980.664999999998 sentimeter per detik per detik [cm/s²]

Nilai awal

Nilai yang dikonversi

desimeter per detik per detik meter per detik per detik kilometer per detik per detik hektometer per detik per detik dekameter per detik per detik sentimeter per detik per detik milimeter per detik per detik mikrometer per detik per detik nanometer per detik per detik picometer per detik per detik femtometer per detik per detik attometer per detik per detik gal galileo mil per detik per detik yard per detik per detik kaki per detik per detik inci per detik per detik akselerasi jatuh bebas akselerasi jatuh bebas di Matahari akselerasi jatuh bebas di Merkurius akselerasi jatuh bebas di Venus Akselerasi jatuh bebas di Bulan Akselerasi jatuh bebas di Mars Akselerasi jatuh bebas di Jupiter Akselerasi jatuh bebas di Saturnus Akselerasi jatuh bebas di Uranus Akselerasi jatuh bebas di Neptunus Akselerasi jatuh bebas di Pluto Akselerasi jatuh bebas di Haumea detik untuk berakselerasi dari 0 hingga 100 km /j detik untuk berakselerasi dari 0 hingga 200 km/jam ac detik untuk berakselerasi dari 0 hingga 60 mph detik untuk berakselerasi dari 0 hingga 100 mph detik untuk berakselerasi dari 0 hingga 200 mph

Kepadatan muatan massal

Lebih lanjut tentang akselerasi

Informasi Umum

Percepatan adalah perubahan kecepatan suatu benda dalam selang waktu tertentu. Dalam sistem SI, percepatan diukur dalam meter per detik per detik. Satuan lain juga sering digunakan. Percepatan mungkin konstan, seperti percepatan benda jatuh bebas, atau mungkin bervariasi, seperti percepatan mobil yang bergerak.

Insinyur dan desainer memperhitungkan akselerasi saat merancang dan membuat mobil. Pengemudi menggunakan pengetahuan tentang seberapa cepat mobil mereka dipercepat atau diperlambat saat mengemudi. Pengetahuan akselerasi juga membantu pembangun dan insinyur mencegah atau meminimalkan kerusakan yang disebabkan oleh akselerasi atau deselerasi mendadak yang terkait dengan benturan atau guncangan, seperti pada tabrakan mobil atau selama gempa bumi.

Perlindungan akselerasi dengan struktur peredam kejut dan peredam

Jika pembangun memperhitungkan kemungkinan percepatan, bangunan menjadi lebih tahan terhadap guncangan, yang membantu menyelamatkan nyawa selama gempa bumi. Di tempat-tempat dengan kegempaan tinggi, seperti di Jepang, bangunan dibangun di atas platform khusus yang mengurangi akselerasi dan meredam guncangan. Desain platform ini mirip dengan suspensi di mobil. Suspensi yang disederhanakan juga digunakan pada sepeda. Ini lebih umum digunakan pada sepeda gunung untuk mengurangi ketidaknyamanan, cedera, dan kerusakan pada sepeda karena akselerasi benturan yang keras saat berkendara di permukaan yang tidak rata. Jembatan juga dipasang pada braket suspensi untuk mengurangi akselerasi yang diberikan oleh mobil yang bergerak di atasnya ke jembatan. Akselerasi yang disebabkan oleh gerakan di dalam dan di luar gedung mengganggu musisi di studio musik. Untuk menguranginya, seluruh studio rekaman ditangguhkan pada perangkat peredam. Jika seorang musisi mendirikan studio rekaman rumah di sebuah ruangan tanpa insulasi suara yang cukup, maka menggantungnya di gedung yang sudah dibangun sangat sulit dan mahal. Di rumah, hanya lantai yang dipasang pada suspensi. Karena efek percepatan berkurang dengan bertambahnya massa yang bekerja, dinding, lantai, dan langit-langit kadang-kadang ditimbang daripada menggunakan gantungan. Langit-langit juga kadang-kadang digantung, karena ini tidak terlalu sulit dan mahal untuk dilakukan, tetapi membantu mengurangi penetrasi kebisingan eksternal ke dalam ruangan.

Percepatan dalam fisika

Menurut hukum kedua Newton, gaya yang bekerja pada tubuh sama dengan produk massa dan percepatan tubuh. Gaya dapat dihitung dengan menggunakan rumus F = ma, di mana F adalah gaya, m adalah massa, dan a adalah percepatan. Jadi gaya yang bekerja pada tubuh mengubah kecepatannya, yaitu, memberinya percepatan. Menurut hukum ini, percepatan tidak hanya tergantung pada besarnya gaya yang mendorong tubuh, tetapi juga secara proporsional tergantung pada massa tubuh. Artinya, jika gaya bekerja pada dua benda, A dan B, dan B lebih berat, maka B akan bergerak dengan percepatan yang lebih kecil. Kecenderungan benda untuk menolak perubahan percepatan disebut inersia.

Inersia mudah dilihat Kehidupan sehari-hari. Misalnya, pengendara tidak memakai helm, sedangkan pengendara sepeda motor biasanya bepergian dengan helm, dan seringkali dengan helm yang berbeda. pakaian pelindung, seperti jaket kulit dengan tonjolan. Salah satu penyebabnya adalah bahwa dalam tabrakan dengan mobil, sepeda motor yang lebih ringan dan pengendara sepeda motor akan mengubah kecepatannya lebih cepat, yaitu mereka akan mulai bergerak dengan percepatan yang lebih besar daripada mobil. Jika tidak tertutup oleh sepeda motor, maka pengendara sepeda motor kemungkinan akan terlempar dari jok sepeda motor, karena bahkan lebih ringan dari sepeda motor. Bagaimanapun, pengendara sepeda motor akan terluka parah, sementara pengemudi akan terluka jauh lebih sedikit, karena mobil dan pengemudi akan menerima akselerasi yang jauh lebih sedikit dalam tabrakan. Contoh ini tidak memperhitungkan gaya gravitasi; itu dianggap dapat diabaikan dibandingkan dengan kekuatan lain.

Percepatan dan gerak melingkar

Sebuah benda yang bergerak dalam lingkaran dengan kecepatan yang sama memiliki kecepatan vektor variabel, karena arahnya selalu berubah. Artinya, tubuh ini bergerak dengan percepatan. Percepatan diarahkan ke sumbu rotasi. Dalam hal ini, berada di tengah lingkaran, yang merupakan lintasan tubuh. Percepatan ini, serta gaya yang menyebabkannya, disebut sentripetal. Menurut hukum ketiga Newton, setiap gaya memiliki gaya yang berlawanan yang bekerja dalam arah yang berlawanan. Dalam contoh kita, gaya ini disebut sentrifugal. Dialah yang menjaga troli di roller coaster, bahkan ketika mereka bergerak terbalik di sepanjang rel melingkar vertikal. Gaya sentrifugal mendorong troli menjauh dari pusat lingkaran yang dibuat oleh rel sehingga ditekan terhadap rel.

Percepatan dan gravitasi

Daya tarik gravitasi planet-planet adalah salah satu kekuatan utama yang bekerja pada tubuh dan memberi mereka percepatan. Misalnya, gaya ini menarik benda-benda di dekat Bumi ke permukaan Bumi. Karena gaya ini, sebuah benda yang telah dilepaskan di dekat permukaan bumi, dan yang tidak terpengaruh oleh gaya lain, jatuh bebas hingga bertabrakan dengan permukaan bumi. Percepatan benda ini, yang disebut percepatan jatuh bebas, adalah 9,80665 meter per detik per detik. Konstanta ini disebut g dan sering digunakan untuk menentukan berat suatu benda. Karena, menurut hukum kedua Newton, F \u003d ma, maka berat, yaitu gaya yang bekerja pada tubuh, adalah produk dari massa dan percepatan jatuh bebas g. Massa tubuh mudah dihitung, sehingga berat badan juga mudah ditemukan. Perlu dicatat bahwa kata "berat" dalam kehidupan sehari-hari sering berarti milik benda, massa, dan bukan gaya.

Percepatan jatuh bebas berbeda untuk planet dan objek astronomi yang berbeda, karena bergantung pada massanya. Percepatan jatuh bebas di dekat Matahari 28 kali lebih besar dari Bumi, di dekat Jupiter 2,6 kali lebih besar, dan di dekat Neptunus 1,1 kali lebih besar. Percepatan di dekat planet lain lebih kecil dari Bumi. Misalnya, percepatan di permukaan Bulan sama dengan 0,17 percepatan di permukaan Bumi.

Akselerasi dan kendaraan

Tes Akselerasi Mobil

Ada sejumlah tes untuk mengukur kinerja kendaraan. Salah satunya bertujuan untuk menguji akselerasi mereka. Untuk melakukan ini, ukur waktu selama mobil berakselerasi dari 0 hingga 100 kilometer (62 mil) per jam. Di negara-negara yang tidak menggunakan sistem metrik, akselerasi dari nol hingga 60 mil (97 kilometer) per jam diperiksa. Mobil dengan akselerasi tercepat mencapai kecepatan ini dalam waktu sekitar 2,3 detik, yang kurang dari waktu yang dibutuhkan tubuh untuk mencapai kecepatan ini dalam jatuh bebas. Bahkan ada program untuk ponsel, yang membantu menghitung waktu akselerasi ini menggunakan akselerometer bawaan ponsel. Namun, sulit untuk mengatakan seberapa akurat perhitungan tersebut.

Dampak akselerasi pada manusia

Ketika mobil bergerak dengan percepatan, penumpang ditarik ke arah yang berlawanan dengan gerakan dan percepatan. Artinya, mundur - saat berakselerasi, dan maju - saat mengerem. Saat berhenti mendadak, seperti saat tabrakan, penumpang tersentak ke depan dengan sangat tajam sehingga mereka bisa terlempar dari tempat duduknya dan menabrak jok atau jendela mobil. Bahkan kemungkinan mereka akan memecahkan kaca dengan berat badan mereka dan terbang keluar dari mobil. Karena bahaya inilah banyak negara telah mengeluarkan undang-undang yang mewajibkan semua mobil baru untuk memiliki sabuk pengaman. Banyak negara juga telah menetapkan bahwa pengemudi, semua anak, dan setidaknya penumpang di kursi depan harus sabuk pengaman keselamatan saat berkendara.

Pesawat ruang angkasa bergerak dengan percepatan yang besar selama masuk ke orbit Bumi. Kembalinya ke Bumi, sebaliknya, disertai dengan perlambatan tajam. Ini tidak hanya membuat astronot tidak nyaman, tetapi juga berbahaya, sehingga mereka menjalani kursus pelatihan intensif sebelum pergi ke luar angkasa. Pelatihan semacam itu membantu astronot untuk lebih mudah menanggung beban berlebih yang terkait dengan akselerasi tinggi. Pilot pesawat berkecepatan tinggi juga menjalani pelatihan ini, karena pesawat ini mencapai akselerasi tinggi. Tanpa pelatihan, akselerasi yang tajam menyebabkan aliran darah keluar dari otak dan kehilangan penglihatan warna, kemudian - lateral, lalu - penglihatan secara umum, dan kemudian - kehilangan kesadaran. Ini berbahaya, karena pilot dan astronot tidak dapat menerbangkan pesawat atau pesawat ruang angkasa di negara bagian ini. Sampai pelatihan yang berlebihan dimulai persyaratan wajib dalam pelatihan pilot dan astronot, g-force akselerasi tinggi terkadang berakhir dengan kecelakaan dan kematian pilot. Pelatihan membantu mencegah pemadaman listrik dan memungkinkan pilot dan astronot bertahan dalam akselerasi tinggi untuk waktu yang lebih lama.

Selain pelatihan centrifuge yang dijelaskan di bawah ini, astronot dan pilot diajari teknik khusus untuk mengontraksikan otot perut. Dalam hal ini, pembuluh darah menyempit dan lebih sedikit darah yang masuk ke tubuh bagian bawah. Setelan anti-g juga membantu mencegah aliran darah keluar dari otak selama akselerasi, karena bantal khusus yang terpasang di dalamnya diisi dengan udara atau air dan memberi tekanan pada perut dan kaki. Teknik-teknik ini mencegah aliran darah keluar secara mekanis, sementara pelatihan dalam centrifuge membantu seseorang meningkatkan daya tahan dan membiasakan diri dengan akselerasi tinggi. Centrifuge itu sendiri adalah pipa horizontal dengan kabin di salah satu ujung pipa. Itu berputar dalam bidang horizontal dan menciptakan kondisi dengan akselerasi tinggi. Kabin dilengkapi dengan suspensi gimbal dan dapat berputar ke arah yang berbeda, memberikan beban tambahan. Selama pelatihan, astronot atau pilot memakai sensor dan dokter memantau kinerja mereka, seperti denyut nadi mereka. Ini diperlukan untuk memastikan keamanan, dan juga membantu memantau adaptasi orang. Centrifuge dapat mensimulasikan akselerasi dalam kondisi normal dan masuk kembali balistik selama kecelakaan. Astronot yang berlatih di centrifuge mengatakan mereka mengalami ketidaknyamanan dada dan tenggorokan yang parah.

Apakah Anda merasa kesulitan menerjemahkan satuan ukuran dari satu bahasa ke bahasa lain? Rekan-rekan siap membantu Anda. Kirimkan pertanyaan ke TCTerms dan dalam beberapa menit Anda akan menerima jawaban.

Setelah mempelajari mata kuliah fisika dalam benak siswa adalah segala macam konstanta dan nilainya. Topik gravitasi dan mekanika tidak terkecuali. Paling sering, mereka tidak dapat menjawab pertanyaan tentang nilai konstanta gravitasi. Tetapi mereka akan selalu dengan tegas menjawab bahwa itu ada dalam hukum gravitasi universal.

Dari sejarah konstanta gravitasi

Menariknya, tidak ada kuantitas seperti itu dalam karya Newton. Itu muncul dalam fisika jauh kemudian. Untuk lebih spesifik, hanya pada awal abad kesembilan belas. Tapi bukan berarti dia tidak ada. Hanya saja para ilmuwan tidak mengidentifikasinya dan tidak mengenalinya. nilai yang tepat. Ngomong-ngomong, tentang artinya. Konstanta gravitasi terus disempurnakan, karena merupakan pecahan desimal dengan jumlah besar digit setelah titik desimal didahului oleh nol.

Justru karena nilai ini membutuhkan nilai kecil, menjelaskan fakta bahwa aksi gaya gravitasi tidak terlihat pada benda kecil. Hanya karena pengganda ini, gaya tarik-menarik ternyata dapat diabaikan.

Untuk pertama kalinya, fisikawan G. Cavendish menetapkan melalui pengalaman nilai yang diambil oleh konstanta gravitasi. Dan itu terjadi pada tahun 1788.

Dalam eksperimennya, batang tipis digunakan. Itu tergantung pada kawat tembaga tipis dan panjangnya sekitar 2 meter. Dua bola timah identik dengan diameter 5 cm dipasang di ujung batang ini, dan di sebelahnya ditempatkan bola timah besar. Diameternya sudah 20 cm.

Ketika bola besar dan kecil mendekat, tongkat berputar. Itu berbicara tentang ketertarikan mereka. Dari massa dan jarak yang diketahui, serta gaya puntir yang diukur, adalah mungkin untuk mengetahui dengan cukup akurat berapa konstanta gravitasi.

Dan semuanya dimulai dengan jatuh bebas dari tubuh

Jika ditempatkan di kekosongan tubuh berat yang berbeda, lalu jatuh secara bersamaan. Tunduk pada kejatuhan mereka dari ketinggian yang sama dan awalnya pada waktu yang sama. Itu mungkin untuk menghitung percepatan yang dengannya semua benda jatuh ke Bumi. Ternyata kira-kira sama dengan 9,8 m / s 2.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa gaya yang menarik segala sesuatu ke Bumi selalu ada. Selain itu, ini tidak tergantung pada ketinggian di mana tubuh bergerak. Satu meter, kilometer atau ratusan kilometer. Tidak peduli seberapa jauh tubuh itu, ia akan tertarik ke Bumi. Pertanyaan lain adalah bagaimana nilainya akan tergantung pada jarak?

Untuk pertanyaan inilah fisikawan Inggris I. Newton menemukan jawabannya.

Mengurangi kekuatan tarik-menarik benda dengan jaraknya

Untuk memulainya, ia mengajukan asumsi bahwa gaya gravitasi berkurang. Dan nilainya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Apalagi jarak ini harus dihitung dari pusat planet. Dan melakukan beberapa perhitungan teoritis.

Kemudian ilmuwan ini menggunakan data para astronom tentang pergerakan satelit alami Bumi - Bulan. Newton menghitung dengan percepatan berapa ia berputar mengelilingi planet, dan mendapatkan hasil yang sama. Ini membuktikan kebenaran alasannya dan memungkinkan untuk merumuskan hukum gravitasi universal. Konstanta gravitasi belum ada dalam rumusnya. Pada tahap ini, penting untuk mengidentifikasi ketergantungan. Itu yang dilakukan. Gaya gravitasi berkurang berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari pusat planet.

Untuk hukum gravitasi universal

Newton terus berpikir. Karena Bumi menarik Bulan, maka dia sendiri pasti tertarik pada Matahari. Selain itu, gaya tarik-menarik tersebut juga harus mematuhi hukum yang dijelaskan olehnya. Dan kemudian Newton memperluasnya ke semua benda alam semesta. Oleh karena itu, nama hukum termasuk kata “universal”.

Gaya gravitasi universal benda didefinisikan sebagai sebanding dengan produk massa dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Kemudian, ketika koefisien ditentukan, rumus hukum mengambil bentuk berikut:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Ini berisi sebutan berikut:

Rumus untuk konstanta gravitasi mengikuti dari hukum ini:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Nilai konstanta gravitasi

Sekarang saatnya untuk nomor tertentu. Karena para ilmuwan terus menyempurnakan nilai ini, tahun yang berbeda diterima secara resmi nomor yang berbeda. Misalnya, menurut data tahun 2008, konstanta gravitasi adalah 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Tiga tahun telah berlalu - dan konstanta dihitung ulang. Sekarang konstanta gravitasi sama dengan 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Namun untuk anak sekolah, dalam menyelesaikan soal diperbolehkan untuk dibulatkan menjadi suatu nilai : 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Apa arti fisik dari angka ini?

Jika kita mengganti angka tertentu ke dalam rumus yang diberikan untuk hukum gravitasi universal, maka hasil yang menarik akan diperoleh. Dalam kasus tertentu, ketika massa benda sama dengan 1 kilogram, dan mereka berada pada jarak 1 meter, gaya gravitasi ternyata sama dengan jumlah yang diketahui untuk konstanta gravitasi.

Artinya, yang dimaksud dengan konstanta gravitasi adalah menunjukkan dengan gaya apa benda-benda tersebut akan tertarik pada jarak satu meter. Angka tersebut menunjukkan betapa kecilnya gaya ini. Lagi pula, itu sepuluh miliar kurang dari satu. Dia bahkan tidak terlihat. Bahkan jika tubuh diperbesar seratus kali, hasilnya tidak akan berubah secara signifikan. Itu masih akan tetap jauh lebih sedikit daripada persatuan. Oleh karena itu, menjadi jelas mengapa gaya tarik menarik hanya terlihat dalam situasi tersebut jika setidaknya satu benda memiliki massa yang sangat besar. Misalnya, planet atau bintang.

Bagaimana hubungan konstanta gravitasi dengan percepatan jatuh bebas?

Jika kita membandingkan dua rumus, salah satunya adalah untuk gravitasi, dan yang lainnya untuk hukum gravitasi Bumi, kita dapat melihat pola sederhana. Konstanta gravitasi, massa Bumi, dan kuadrat jarak dari pusat planet merupakan faktor yang sama dengan percepatan jatuh bebas. Jika kita menulis ini dalam rumus, kita mendapatkan yang berikut:

• g = (G x M) : r 2 .

Selain itu, ia menggunakan notasi berikut:

Omong-omong, konstanta gravitasi juga dapat ditemukan dari rumus ini:

• G \u003d (g x r 2): M.

Jika Anda ingin mengetahui percepatan jatuh bebas pada ketinggian tertentu di atas permukaan planet, maka rumus berikut akan berguna:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, di mana n adalah ketinggian di atas permukaan bumi.

Masalah yang membutuhkan pengetahuan tentang konstanta gravitasi

Tugas satu

Kondisi. Berapakah percepatan jatuh bebas pada salah satu planet? tata surya seperti di Mars? Diketahui massanya 6,23 10 23 kg, dan jari-jari planet adalah 3,38 10 6 m.

Larutan. Anda perlu menggunakan rumus yang ditulis untuk Bumi. Ganti saja di dalamnya nilai-nilai yang diberikan dalam tugas. Ternyata percepatan jatuh bebas akan sama dengan hasil kali 6,67 x 10 -11 dan 6,23 x 10 23, yang kemudian harus dibagi kuadrat 3,38 10 6 . Di pembilang, nilainya adalah 41,55 x 10 12. Dan penyebutnya adalah 11,42 x 10 12. Eksponen akan berkurang, jadi untuk jawabannya cukup dengan mengetahui hasil bagi dua angka.

Menjawab: 3,64 m/s 2 .

Tugas dua

Kondisi. Apa yang harus dilakukan dengan tubuh untuk mengurangi gaya tariknya hingga 100 kali?

Larutan. Karena massa benda tidak dapat diubah, gaya akan berkurang karena perpindahannya satu sama lain. Seratus diperoleh dengan mengkuadratkan 10. Ini berarti jarak antara keduanya harus menjadi 10 kali lebih besar.

Menjawab: pindahkan mereka ke jarak yang lebih besar dari aslinya 10 kali.

Baru-baru ini, sekelompok ilmuwan Australia menyusun peta gravitasi planet kita yang sangat akurat. Dengan bantuannya, para peneliti menemukan tempat di Bumi yang paling banyak sangat penting percepatan jatuh bebas, dan di mana - yang terkecil. Dan yang paling menarik, kedua anomali ini ternyata benar-benar berbeda dari daerah-daerah yang diduga sebelumnya.

Kita semua ingat dari sekolah bahwa besarnya percepatan jatuh bebas (g), yang menjadi ciri gaya gravitasi di planet kita, adalah 9,81 m/s 2 . Tetapi hanya sedikit orang yang berpikir tentang fakta bahwa nilai ini adalah rata-rata, yaitu, pada kenyataannya, di setiap tempat tertentu, objek akan jatuh dengan percepatan lebih cepat atau lebih lambat. Jadi, sudah lama diketahui bahwa di ekuator gaya tarik-menarik lebih lemah karena gaya sentrifugal yang timbul selama rotasi planet, dan akibatnya nilai g akan lebih kecil. Nah, di kutub itu sebaliknya.

Selain itu, jika dipikir-pikir, maka menurut hukum gravitasi, di dekat massa besar, gaya tarik-menarik (seharusnya lebih besar, dan sebaliknya. Oleh karena itu, di bagian-bagian Bumi di mana kerapatan penyusunnya batu melebihi rata-rata, nilai g akan sedikit melebihi 9,81 m / s 2, di mana kepadatannya tidak terlalu tinggi, itu akan lebih rendah. Namun, di pertengahan abad terakhir, para ilmuwan negara lain melakukan pengukuran anomali gravitasi, baik positif maupun negatif, mereka menemukan satu hal yang menarik - sebenarnya, dekat gunung besar percepatan gravitasi di bawah rata-rata. Tetapi di kedalaman laut (terutama di daerah parit) lebih tinggi.

Ini dijelaskan oleh fakta bahwa efek tarik-menarik pegunungan itu sendiri sepenuhnya dikompensasi oleh defisit massa di bawahnya, karena akumulasi materi dengan kepadatan yang relatif rendah terjadi di mana-mana di bawah area dengan relief tinggi. Tetapi dasar laut, sebaliknya, terdiri dari batuan yang jauh lebih padat daripada pegunungan - karenanya nilai g lebih besar. Jadi kita dapat dengan aman menyimpulkan bahwa pada kenyataannya gravitasi Bumi tidak sama di seluruh planet, karena, pertama, Bumi bukanlah bola yang sempurna, dan, kedua, ia tidak memiliki kerapatan yang seragam.

Lama para ilmuwan akan membuat peta gravitasi planet kita untuk melihat di mana tepatnya nilai percepatan jatuh bebas lebih besar dari nilai rata-rata, dan di mana itu lebih kecil. Namun, ini menjadi mungkin hanya di abad ini - ketika banyak pengukuran akselerometer satelit NASA dan Badan Antariksa Eropa tersedia - pengukuran ini secara akurat mencerminkan medan gravitasi planet di wilayah beberapa kilometer. Selain itu, sekarang ada juga kemungkinan pemrosesan normal dari semua susunan data yang tidak terpikirkan ini - jika komputer konvensional akan menghabiskan waktu sekitar lima tahun untuk ini, maka superkomputer dapat menghasilkan hasil setelah tiga minggu bekerja.

Tinggal menunggu sampai ada ilmuwan yang tidak takut dengan pekerjaan seperti itu. Dan baru-baru ini terjadi - Dr. Christian Hert dari Curtin University (Australia) dan rekan-rekannya akhirnya dapat menggabungkan data gravitasi dari satelit dan informasi topografi. Akibatnya, mereka mendapat peta terperinci anomali gravitasi, yang mencakup lebih dari 3 miliar titik dengan resolusi sekitar 250 m di area antara 60° utara dan 60° lintang selatan. Dengan demikian, itu menutupi sekitar 80% dari daratan bumi.

Sangat menarik bahwa kartu ini menghilangkan kesalahpahaman tradisional, yang menurutnya nilai percepatan gravitasi terkecil diamati di khatulistiwa (9,7803 m / s²), dan yang terbesar (9,8322 m / s²) - di Kutub Utara. Hurt dan rekan-rekannya memasang beberapa juara baru - jadi, menurut penelitian mereka, daya tarik terkecil diamati di Gunung Huascaran di Peru (9,7639 m / s²), yang masih belum terletak di khatulistiwa, sekitar seribu kilometer ke arah timur. Selatan. Dan nilai g terbesar tercatat di permukaan Samudra Arktik (9,8337 m/s²) di tempat seratus kilometer dari kutub.

"Huascarán datang sebagai sedikit kejutan karena terletak sekitar seribu kilometer selatan khatulistiwa. Peningkatan gravitasi saat Anda menjauh dari khatulistiwa lebih dari diimbangi oleh ketinggian gunung dan anomali lokal," kata studi penulis utama Dr. Hurt. Mengomentari kesimpulan kelompoknya, ia memberikan contoh berikut - bayangkan bahwa di wilayah Gunung Uskaran dan di Samudra Arktik, seseorang jatuh dari ketinggian seratus meter. Jadi, di Kutub Utara, ia akan mencapai permukaan planet kita 16 waktu Moskow lebih awal. Dan ketika sekelompok pengamat yang merekam peristiwa ini pindah dari sana ke Andes Peru, maka masing-masing dari mereka akan kehilangan 1% dari beratnya.