Jēdziena pieminēšana paātrinājums Brīvais kritiens bieži vien kopā ar piemēriem un eksperimentiem no skolas mācību grāmatām, kuros dažāda svara priekšmeti (jo īpaši pildspalva un monēta) tika nomesti no viena augstuma. Šķiet pilnīgi pašsaprotami, ka priekšmeti nokritīs zemē ar dažādiem intervāliem (spalva var nenokrist vispār). Tāpēc ķermeņi nepakļaujas tikai vienam konkrētam noteikumam. Taču tas šķiet pašsaprotami pieņemts tikai tagad, pirms kāda laika bija nepieciešami eksperimenti, lai to apstiprinātu. Pētnieki pamatoti pieņēma, ka uz ķermeņu krišanu iedarbojas noteikts spēks, kas ietekmē to kustību un līdz ar to arī vertikālās kustības ātrumu. Pēc tam sekoja ne mazāk slaveni eksperimenti ar stikla caurulēm ar monētu un pildspalvu iekšā (eksperimenta tīrībai). No caurulēm tika evakuēts gaiss, pēc tam tās tika hermētiski noslēgtas. Kāds bija pētnieku pārsteigums, kad gan pildspalva, gan monēta, neskatoties uz acīmredzami atšķirīgo svaru, krīt ar vienādu ātrumu.

Šī pieredze kalpoja par pamatu ne tikai pašas koncepcijas tapšanai. gravitācijas paātrinājums(USP), bet arī par pieņēmumu, ka brīvais kritiens (tas ir, ķermeņa kritiens, uz kuru nedarbojas pretēji spēki) ir iespējams tikai vakuumā. Gaisā, kas ir pretestības avots, visi ķermeņi pārvietojas ar paātrinājumu.

Tā radās koncepcija gravitācijas paātrinājums, kam ir šāda definīcija:

• ķermeņu izkrišana no miera stāvokļa Zemes ietekmē.

Šim jēdzienam tika piešķirts alfabēts g (zhe).

Pamatojoties uz šādiem eksperimentiem, kļuva skaidrs, ka USP ir absolūti raksturīga Zemei, jo ir zināms, ka uz mūsu planētas ir spēks, kas piesaista visus ķermeņus uz tās virsmu. Tomēr radās cits jautājums: kā izmērīt šo daudzumu un ar ko tas ir vienāds.

Pirmā jautājuma risinājums tika atrasts diezgan ātri: zinātnieki, izmantojot īpašu fotogrāfiju, fiksēja ķermeņa stāvokli kritiena laikā dažādos laika periodos. Izrādījās dīvaina lieta: visi līķi iekšā šī vieta Zemes krīt ar tādu pašu paātrinājumu, kas tomēr nedaudz atšķiras atkarībā no konkrētās vietas uz planētas. Tajā pašā laikā nav nozīmes augstumam, no kura ķermeņi sāka kustību: tas var būt 10, 100 vai 200 metri.

Varēja noskaidrot: brīvā kritiena paātrinājums uz Zemes ir aptuveni 9,8 N/kg. Faktiski šī vērtība var būt diapazonā no 9,78 N/kg līdz 9,83 N/kg. Šāda atšķirība (lai arī neliela speciāla acīs) ir izskaidrojama gan (kas nav gluži sfēriska, bet saplacināta pie poliem), gan katru dienu.Parasti aprēķiniem tiek ņemta vidējā vērtība - 9,8 N / kg, ar lieli skaitļi- noapaļots līdz 10 N/kg.

g=9,8 N/kg

Uz iegūto datu fona redzams, ka brīvā kritiena paātrinājums uz citām planētām atšķiras no tā, kas notiek uz Zemes. Zinātnieki nonāca pie secinājuma, ka to var izteikt ar šādu formulu:

g= G x M planētas/(R planētas)(2)

runājot vienkāršos vārdos: G (6.67. 10 (-11) m2/s2 ∙ kg)) jāreizina ar M - planētas masu, dala ar R - planētas rādiusu kvadrātā. Piemēram, atradīsim brīvā kritiena paātrinājumu uz Mēness. Zinot, ka tā masa ir 7,3477·10(22) kg un rādiuss ir 1737,10 km, mēs secinām, ka USP = 1,62 N/kg. Kā redzat, paātrinājumi uz abām planētām krasi atšķiras viens no otra. Jo īpaši uz Zemes tas ir gandrīz 6 reizes vairāk! Vienkārši sakot, Mēness pievelk objektus uz savas virsmas ar spēku, kas ir 6 reizes mazāks nekā Zeme. Tāpēc šķiet, ka astronauti uz Mēness, ko redzam televīzijā, kļūst vieglāki. Patiesībā viņi zaudē svaru (nevis masu!). Rezultāts ir jautri efekti, piemēram, lēciens vairākus metrus, lidojuma sajūta un gari soļi.

Garuma un attāluma pārveidotājs Masas pārveidotājs Cietvielu un pārtikas tilpuma pārveidotājs Apgabala pārveidotājs Tilpuma un vienību pārveidotājs receptes Temperatūras pārveidotāja spiediens, stress, Younga moduļa pārveidotāja Enerģijas un darba pārveidotājs Jaudas pārveidotājs Spēka pārveidotājs Laika pārveidotājs Lineārā ātruma pārveidotājs Plakana leņķa termiskās efektivitātes un degvielas ekonomijas pārveidotāja numurs uz dažādas sistēmas aprēķins Informācijas apjoma mērvienību pārveidotājs Valūtas kursi Izmēri sieviešu apģērbs un apavu izmērs vīriešu apģērbi Leņķiskā ātruma un ātruma pārveidotāja paātrinājuma pārveidotājs Leņķiskā paātrinājuma pārveidotāja blīvuma pārveidotājs īpatnējā tilpuma pārveidotājs inerces moments pārveidotājs spēka momenta pārveidotājs griezes momenta pārveidotājs īpašs karstums Siltumspēja (pēc masas) Enerģijas blīvums un īpatnējā siltumspēja (tilpums) Pārveidotājs Temperatūras Starpība Pārveidotājs Termiskās izplešanās koeficienta pārveidotājs Termiskās pretestības pārveidotājs Siltumvadītspējas pārveidotājs īpašs karstums Enerģijas iedarbības un termiskā starojuma jaudas pārveidotāja blīvuma pārveidotājs siltuma plūsma Siltuma pārneses koeficienta pārveidotāja tilpuma plūsmas pārveidotāja pārveidotājs masas plūsma Molārā plūsmas ātruma pārveidotāja masas plūsmas blīvuma pārveidotājs Molārās koncentrācijas pārveidotāja masas koncentrācija šķīdumā pārveidotājs Dinamiskais (absolūtais) viskozitātes pārveidotājs kinemātiskās viskozitātes pārveidotājs virsmas spraiguma pārveidotājs tvaika caurlaidības pārveidotājs tvaika caurlaidības un tvaika pārneses ātruma pārveidotājs Skaņas līmeņa pārveidotājs (sviras pārveidotājs Skaņas līmeņa PL) Pārveidotājs Līmenis Pārveidotājs skaņas spiediens ar atlasāmu atsauces spiedienu Spilgtuma pārveidotājs Gaismas intensitātes pārveidotājs Apgaismojuma pārveidotājs Datorgrafikas izšķirtspējas pārveidotājs Frekvences un viļņa garuma pārveidotājs Optiskā jauda dioptrijās un fokusa attālums Jauda dioptrijās un objektīva palielinājuma (×) pārveidotājs elektriskais lādiņš Lineārais uzlādes blīvuma pārveidotājs virsmas blīvums Uzlādējiet lielapjoma uzlādes blīvuma pārveidotāju elektriskā strāva Lineārās strāvas blīvuma pārveidotāja virsmas strāvas blīvuma pārveidotāja sprieguma pārveidotājs elektriskais lauks Elektrostatiskā potenciāla un sprieguma pārveidotājs elektriskā pretestība Elektriskās pretestības pārveidotāja pārveidotājs elektrovadītspēja Elektriskās vadītspējas pārveidotājs kapacitātes induktivitātes pārveidotājs ASV vadu mērierīces pārveidotāja līmeņi dBm (dBm vai dBm), dBV (dBV), vatos utt. Vienības Magnetomotīves spēka pārveidotāja stipruma pārveidotājs magnētiskais lauks Pārveidotājs magnētiskā plūsma Magnētiskās indukcijas pārveidotāja starojums. Jonizējošā starojuma absorbētās devas ātruma pārveidotāja radioaktivitāte. Radioaktīvā sabrukšanas pārveidotāja starojums. Ekspozīcijas devas pārveidotāja starojums. Absorbētās devas pārveidotājs decimālo prefiksu pārveidotājs datu pārsūtīšanas tipogrāfijas un attēlveidošanas vienību pārveidotājs kokmateriālu tilpuma vienību pārveidotājs molārā masa Periodiskā sistēma ķīmiskie elementi D. I. Mendeļejevs

1 gravitācijas paātrinājums [g] = 980,664999999998 centimetri sekundē sekundē [cm/s²]

Sākotnējā vērtība

Konvertētā vērtība

decimetrs sekundē sekundē metrs sekundē kilometrs sekundē hektometrs sekundē dekametrs sekundē centimetrs sekundē sekundē milimetrs sekundē mikrometrs sekundē nanometrs sekundē pikometrs sekundē sekundē femtometrs sekundē sekundē attometrs sekundē sekundē gal Galileo jūdze sekundē sekundē jards sekundē sekundē pēda sekundē colla sekundē sekundē brīvā kritiena paātrinājums brīvā kritiena paātrinājums uz Saules brīvā kritiena paātrinājums uz dzīvsudraba brīvā kritiena paātrinājums uz Venēras Brīvā kritiena paātrinājums uz Mēness Brīvā kritiena paātrinājums uz Marsa Brīvā kritiena paātrinājums uz Jupitera Brīvā kritiena paātrinājums uz Saturna Brīvā kritiena paātrinājums uz Urāna Brīvā kritiena paātrinājums uz Plutona Brīvā kritiena paātrinājums uz Haumea sekundēm, lai paātrinātu no 0 līdz 100 km /h sekundēs, lai paātrinātu no 0 līdz 200 km/h ac sekundes, lai paātrinātu no 0 līdz 60 jūdzēm stundā, lai paātrinātu no 0 līdz 100 jūdzēm stundā, lai paātrinātu no 0 līdz 200 jūdzēm stundā

Lielapjoma lādiņa blīvums

Vairāk par paātrinājumu

Galvenā informācija

Paātrinājums ir ķermeņa ātruma izmaiņas noteiktā laika periodā. SI sistēmā paātrinājumu mēra metros sekundē sekundē. Bieži tiek izmantotas arī citas vienības. Paātrinājums var būt nemainīgs, piemēram, ķermeņa paātrinājums brīvā kritienā, vai arī tas var mainīties, piemēram, braucošas automašīnas paātrinājums.

Projektējot un būvējot automašīnas, inženieri un dizaineri ņem vērā paātrinājumu. Autovadītāji braukšanas laikā izmanto zināšanas par to, cik ātri viņu automašīna paātrina vai samazina ātrumu. Zināšanas par paātrinājumu arī palīdz celtniekiem un inženieriem novērst vai samazināt bojājumus, ko izraisa pēkšņs paātrinājums vai palēninājums, kas saistīts ar triecieniem vai triecieniem, piemēram, automašīnu sadursmēs vai zemestrīču laikā.

Paātrinājuma aizsardzība ar triecienu absorbējošām un slāpējošām konstrukcijām

Ja celtnieki ņem vērā iespējamos paātrinājumus, ēka kļūst izturīgāka pret triecieniem, kas palīdz glābt dzīvības zemestrīču laikā. Vietās ar augstu seismiskumu, piemēram, Japānā, ēkas tiek būvētas uz īpašām platformām, kas samazina paātrinājumu un mīkstina triecienus. Šo platformu dizains ir līdzīgs piekare automašīnās. Vienkāršota piekare tiek izmantota arī velosipēdiem. To biežāk izmanto kalnu velosipēdiem, lai mazinātu diskomfortu, ievainojumus un velosipēda bojājumus, ko izraisa stiprs trieciena paātrinājums, braucot pa nelīdzenām virsmām. Tilti tiek uzstādīti arī uz piekares kronšteiniem, lai samazinātu paātrinājumu, ko uz tilta pārvietojas automašīnas. Paātrinājumi, ko izraisa kustība ēkās un ārpus tām, traucē mūziķiem mūzikas studijās. Lai to samazinātu, visa ierakstu studija ir apturēta uz slāpēšanas ierīcēm. Ja mūziķis iekārto mājas ierakstu studiju telpā bez pietiekamas skaņas izolācijas, tad to pakārt jau uzbūvētā ēkā ir ļoti grūti un dārgi. Mājās uz balstiekārtām ir uzstādīta tikai grīda. Tā kā paātrinājuma ietekme samazinās, palielinoties masai, uz kuru tas iedarbojas, sienas, grīdas un griesti dažreiz tiek nosvērti, nevis tiek izmantoti pakaramie. Arī griesti dažkārt tiek iekārtoti piekārti, jo tas nav tik grūti un dārgi izdarāms, taču palīdz samazināt ārējā trokšņa iekļūšanu telpā.

Paātrinājums fizikā

Saskaņā ar otro Ņūtona likumu spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, ir vienāds ar ķermeņa masas un paātrinājuma reizinājumu. Spēku var aprēķināt, izmantojot formulu F = ma, kur F ir spēks, m ir masa un a ir paātrinājums. Tātad spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, maina tā ātrumu, tas ir, piešķir tam paātrinājumu. Saskaņā ar šo likumu paātrinājums ir atkarīgs ne tikai no tā spēka lieluma, kas spiež ķermeni, bet arī proporcionāli ir atkarīgs no ķermeņa masas. Tas ir, ja spēks iedarbojas uz diviem ķermeņiem A un B, un B ir smagāks, tad B kustēsies ar mazāku paātrinājumu. Šo ķermeņu tendenci pretoties paātrinājuma izmaiņām sauc par inerci.

Inerce ir viegli saskatāma Ikdiena. Piemēram, autobraucēji nevalkā ķiveri, savukārt motociklisti parasti pārvietojas ar ķiveri, turklāt nereti citā. aizsargājošs apģērbs, piemēram, ādas jakas ar izciļņiem. Viens no iemesliem ir tas, ka sadursmē ar automašīnu vieglāks motocikls un motociklists ātrāk mainīs ātrumu, tas ir, viņi sāks pārvietoties ar lielāku paātrinājumu nekā automašīna. Ja to neaizsedz motocikls, tad motociklists, iespējams, izlidos no motocikla sēdekļa, jo tas ir pat vieglāks par motociklu. Jebkurā gadījumā motociklists gūs nopietnas traumas, savukārt vadītājs būs daudz mazāk ievainots, jo automašīna un vadītājs sadursmē saņems daudz mazāku paātrinājumu. Šajā piemērā spēks nav ņemts vērā smagums; tiek pieņemts, ka tas ir niecīgs salīdzinājumā ar citiem spēkiem.

Paātrinājums un apļveida kustība

Ķermenim, kas pārvietojas pa apli ar tādu pašu ātrumu, ir mainīgs vektora ātrums, jo tā virziens pastāvīgi mainās. Tas ir, šis ķermenis pārvietojas ar paātrinājumu. Paātrinājums ir vērsts pret rotācijas asi. Šajā gadījumā tas atrodas apļa centrā, kas ir ķermeņa trajektorija. Šo paātrinājumu, kā arī spēku, kas to izraisa, sauc par centripetālu. Saskaņā ar Ņūtona trešo likumu katram spēkam ir pretējs spēks, kas darbojas pretējā virzienā. Mūsu piemērā šo spēku sauc par centrbēdzes spēku. Tieši viņa tur ratiņus uz amerikāņu kalniņiem pat tad, kad tie pārvietojas otrādi pa vertikālām apļveida sliedēm. Centrbēdzes spēks atgrūž ratiņus no sliedēm izveidotā apļa centra tā, lai tie tiktu nospiesti pret sliedēm.

Paātrinājums un gravitācija

Planētu gravitācijas pievilcība ir viens no galvenajiem spēkiem, kas iedarbojas uz ķermeņiem un dod tiem paātrinājumu. Piemēram, šis spēks piesaista ķermeņus, kas atrodas netālu no Zemes, uz Zemes virsmu. Pateicoties šim spēkam, ķermenis, kas ir atbrīvots netālu no Zemes virsmas un kuru neietekmē nekādi citi spēki, atrodas brīvā kritienā, līdz tas saduras ar Zemes virsmu. Šī ķermeņa paātrinājums, ko sauc par brīvā kritiena paātrinājumu, ir 9,80665 metri sekundē. Šo konstanti sauc par g, un to bieži izmanto, lai noteiktu ķermeņa svaru. Tā kā saskaņā ar otro Ņūtona likumu F \u003d ma, tad svars, tas ir, spēks, kas iedarbojas uz ķermeni, ir masas un brīvā kritiena paātrinājuma g reizinājums. Ķermeņa masu ir viegli aprēķināt, tāpēc arī svaru ir viegli atrast. Ir vērts atzīmēt, ka ar vārdu "svars" ikdienā bieži tiek apzīmēta ķermeņa īpašība, masa, nevis spēks.

Brīvā kritiena paātrinājums dažādām planētām un astronomiskajiem objektiem ir atšķirīgs, jo tas ir atkarīgs no to masas. Brīvā kritiena paātrinājums Saules tuvumā ir 28 reizes lielāks nekā Zemei, Jupitera tuvumā – 2,6 reizes, bet Neptūna tuvumā – 1,1 reizes lielāks. Paātrinājums citu planētu tuvumā ir mazāks nekā Zemei. Piemēram, paātrinājums uz Mēness virsmas ir vienāds ar 0,17 no paātrinājuma uz Zemes virsmas.

Paātrinājums un transportlīdzekļi

Automašīnas paātrinājuma testi

Ir vairāki testi, lai novērtētu transportlīdzekļu veiktspēju. Viena no tām mērķis ir pārbaudīt to paātrinājumu. Lai to izdarītu, izmēriet laiku, kurā automašīna paātrinās no 0 līdz 100 kilometriem (62 jūdzēm) stundā. Valstīs, kurās neizmanto metrisko sistēmu, tiek pārbaudīts paātrinājums no nulles līdz 60 jūdzēm (97 kilometriem) stundā. Automašīnas ar ātrāko paātrinājumu sasniedz šo ātrumu aptuveni 2,3 sekundēs, kas ir mazāk nekā laiks, kas nepieciešams, lai ķermenis sasniegtu šo ātrumu brīvā kritienā. Ir pat programmas priekš Mobilie tālruņi, kas palīdz aprēķināt šo paātrinājuma laiku, izmantojot tālrunī iebūvētos akselerometrus. Tomēr ir grūti pateikt, cik precīzi ir šādi aprēķini.

Paātrinājuma ietekme uz cilvēkiem

Kad automašīna pārvietojas ar paātrinājumu, pasažieri tiek vilkti virzienā, kas ir pretējs kustībai un paātrinājumam. Tas ir, atpakaļ - paātrinot, un uz priekšu - bremzējot. Pēkšņās apstāšanās laikā, piemēram, sadursmes laikā, pasažieri tiek paraustīti uz priekšu tik strauji, ka var izmest no sēdekļiem un atsist pret automašīnas polsterējumu vai logiem. Pat ļoti iespējams, ka viņi ar savu svaru izsitīs stiklu un izlidos no mašīnas. Tieši šo apdraudējumu dēļ daudzās valstīs ir pieņemti likumi, kas pieprasa visām jaunajām automašīnām piesprādzēties ar drošības jostām. Daudzas valstis arī ir noteikušas likumu, ka tas ir jādara vadītājam, visiem bērniem un vismaz pasažierim priekšējā sēdeklī piesprādzēties drošība braukšanas laikā.

Kosmosa kuģis pārvietojas ar lielu paātrinājumu, ieejot Zemes orbītā. Atgriešanos uz Zemes, gluži pretēji, pavada straujš palēninājums. Tas ne tikai rada astronautiem diskomfortu, bet arī bīstami, tāpēc pirms došanās kosmosā viņi iziet intensīvu apmācību kursu. Šāda apmācība palīdz astronautiem vieglāk izturēt pārslodzes, kas saistītas ar lielu paātrinājumu. Šo apmācību iziet arī ātrgaitas lidmašīnu piloti, jo šīs lidmašīnas sasniedz lielu paātrinājumu. Bez treniņa straujš paātrinājums izraisa asiņu aizplūšanu no smadzenēm un krāsu redzes zudumu, pēc tam - sānu, pēc tam - redzi kopumā un pēc tam - samaņas zudumu. Tas ir bīstami, jo piloti un astronauti nevar lidot ar lidmašīnu vai kosmosa kuģi šādā stāvoklī. Līdz sākās pārslodzes treniņi obligāta prasība pilotu un astronautu apmācībā liela paātrinājuma g-spēki dažkārt beidzās ar avārijām un pilotu nāvi. Apmācība palīdz novērst elektroenerģijas padeves pārtraukumus un ļauj pilotiem un astronautiem izturēt lielu paātrinājumu ilgāku laiku.

Papildus tālāk aprakstītajai centrifūgas apmācībai astronautiem un pilotiem tiek mācīts īpašs paņēmiens vēdera muskuļu saraušanai. Šajā gadījumā asinsvadi sašaurinās un mazāk asiņu nokļūst ķermeņa lejasdaļā. Anti-g tērpi arī palīdz novērst asiņu aizplūšanu no smadzenēm paātrinājuma laikā, jo tajos iebūvētie speciālie spilveni ir piepildīti ar gaisu vai ūdeni un rada spiedienu uz kuņģi un kājām. Šīs metodes novērš asins aizplūšanu mehāniski, savukārt treniņš centrifūgā palīdz cilvēkam palielināt izturību un pierast pie liela paātrinājuma. Pati centrifūga ir horizontāla caurule ar kabīni vienā caurules galā. Tas griežas horizontālā plaknē un rada apstākļus ar lielu paātrinājumu. Kabīne ir aprīkota ar kardāna piekari un var griezties dažādos virzienos, nodrošinot papildu slodzi. Apmācības laikā astronauti vai piloti valkā sensorus, un ārsti uzrauga viņu veiktspēju, piemēram, pulsu. Tas ir nepieciešams, lai nodrošinātu drošību, kā arī palīdz uzraudzīt cilvēku pielāgošanos. Centrifūga var simulēt gan paātrinājumu normālos apstākļos, gan ballistisko atgriešanos avāriju laikā. Astronauti, kas trenējas centrifūgā, stāsta, ka izjūt smagu diskomfortu krūtīs un rīklē.

Vai jums ir grūti pārtulkot mērvienības no vienas valodas uz citu? Kolēģi ir gatavi jums palīdzēt. Publicējiet jautājumu TCTerms un dažu minūšu laikā saņemsi atbildi.

Pēc fizikas kursa apguves studentu prātos ir visādas konstantes un to vērtības. Gravitācijas un mehānikas tēma nav izņēmums. Visbiežāk viņi nevar atbildēt uz jautājumu, kāda vērtība ir gravitācijas konstantei. Bet viņi vienmēr nepārprotami atbildēs, ka tas ir klātesošs universālās gravitācijas likumā.

No gravitācijas konstantes vēstures

Interesanti, ka Ņūtona darbā šāda daudzuma nav. Fizikā tas parādījās daudz vēlāk. Precīzāk sakot, tikai deviņpadsmitā gadsimta sākumā. Bet tas nenozīmē, ka viņa neeksistēja. Vienkārši zinātnieki to neatzina un neatzina. precīza vērtība. Starp citu, par nozīmi. Gravitācijas konstante tiek pastāvīgi precizēta, jo tā ir decimāldaļdaļa ar liela summa cipari aiz komata, pirms kura ir nulle.

Tieši tāpēc, ka šī vērtība aizņem tādu maza vērtība, izskaidro faktu, ka gravitācijas spēku darbība uz maziem ķermeņiem ir nemanāma. Tikai šī reizinātāja dēļ pievilkšanās spēks izrādās niecīgs.

Pirmo reizi fiziķis G. Kavendišs ar pieredzi noteica gravitācijas konstantes vērtību. Un tas notika 1788. gadā.

Viņa eksperimentos tika izmantots plāns stienis. Tas bija piekārts uz plānas vara stieples un bija apmēram 2 metrus garš. Uz šī stieņa galiem tika piestiprinātas divas vienādas svina bumbiņas 5 cm diametrā, kurām blakus tika novietotas lielas svina bumbiņas. To diametrs jau bija 20 cm.

Kad tuvojās lielas un mazas bumbiņas, makšķere pagriezās. Tas runāja par viņu pievilcību. Pēc zināmajām masām un attālumiem, kā arī izmērītā vīšanas spēka diezgan precīzi varēja noskaidrot, ar ko ir vienāda gravitācijas konstante.

Un viss sākās ar ķermeņu brīvo kritienu

Ja ievieto ķermeņa tukšumā atšķirīgs svars, tad tie nokrīt vienlaikus. Ievērojot to kritienu no viena augstuma un tā sākšanos tajā pašā laikā. Varēja aprēķināt paātrinājumu, ar kādu visi ķermeņi nokrīt uz Zemi. Izrādījās, ka tas ir aptuveni vienāds ar 9,8 m / s 2.

Zinātnieki ir atklājuši, ka spēks, ar kādu viss tiek piesaistīts Zemei, vienmēr ir klātesošs. Turklāt tas nav atkarīgs no augstuma, līdz kuram ķermenis pārvietojas. Viens metrs, kilometrs vai simtiem kilometru. Neatkarīgi no tā, cik tālu atrodas ķermenis, tas tiks piesaistīts Zemei. Cits jautājums, kā tā vērtība būs atkarīga no attāluma?

Tieši uz šo jautājumu angļu fiziķis I.Ņūtons atrada atbildi.

Ķermeņu pievilkšanās spēka samazināšana ar to attālumu

Sākumā viņš izvirzīja pieņēmumu, ka gravitācijas spēks samazinās. Un tā vērtība ir apgriezti saistīta ar attālumu kvadrātā. Turklāt šis attālums jāskaita no planētas centra. Un veica dažus teorētiskus aprēķinus.

Tad šis zinātnieks izmantoja astronomu datus par Zemes dabiskā pavadoņa – Mēness – kustību. Ņūtons aprēķināja, ar kādu paātrinājumu tas griežas ap planētu, un ieguva tādus pašus rezultātus. Tas liecināja par viņa argumentācijas patiesumu un ļāva formulēt universālās gravitācijas likumu. Gravitācijas konstante vēl nebija viņa formulā. Šajā posmā bija svarīgi noteikt atkarību. Kas arī tika darīts. Smaguma spēks samazinās apgriezti proporcionāli attālumam kvadrātā no planētas centra.

Universālās gravitācijas likumam

Ņūtons turpināja domāt. Tā kā Zeme pievelk Mēnesi, tad viņai pašai jāpievelk Saule. Turklāt šādas pievilkšanās spēkam ir jāpakļaujas arī viņa aprakstītajam likumam. Un tad Ņūtons to attiecināja uz visiem Visuma ķermeņiem. Tāpēc likuma nosaukumā ir iekļauts vārds "universāls".

Ķermeņu universālās gravitācijas spēki tiek definēti kā proporcionāli masu reizinājumam un apgriezti attāluma kvadrātam. Vēlāk, kad tika noteikts koeficients, likuma formula ieguva šādu formu:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Tas satur šādus apzīmējumus:

Gravitācijas konstantes formula izriet no šī likuma:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Gravitācijas konstantes vērtība

Tagad ir pienācis laiks konkrētiem skaitļiem. Tā kā zinātnieki pastāvīgi pilnveido šo vērtību, in dažādi gadi tika oficiāli pieņemti dažādi skaitļi. Piemēram, saskaņā ar 2008. gada datiem gravitācijas konstante ir 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Ir pagājuši trīs gadi - un konstante tika pārrēķināta. Tagad gravitācijas konstante ir vienāda ar 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Bet skolēniem, risinot uzdevumus, ir pieļaujams to noapaļot līdz šādai vērtībai: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Kāda ir šī skaitļa fiziskā nozīme?

Ja formulā, kas dota universālās gravitācijas likumam, aizvietosim konkrētus skaitļus, tad iegūsim interesantu rezultātu. Konkrētā gadījumā, kad ķermeņu masa ir vienāda ar 1 kilogramu un tie atrodas 1 metra attālumā, gravitācijas spēks izrādās vienāds ar pašu skaitli, kas ir zināms gravitācijas konstantei.

Tas ir, gravitācijas konstantes nozīme ir tāda, ka tā parāda, ar kādu spēku šādi ķermeņi tiks piesaistīti viena metra attālumā. Skaitlis parāda, cik mazs ir šis spēks. Galu galā tas ir par desmit miljardiem mazāk nekā viens. Viņu pat nevar redzēt. Pat ja ķermeņus palielina simts reizes, rezultāts būtiski nemainīsies. Tas joprojām paliks daudz mazāks par vienotību. Tāpēc kļūst skaidrs, kāpēc pievilkšanās spēks ir pamanāms tikai tajās situācijās, ja vismaz vienam ķermenim ir milzīga masa. Piemēram, planēta vai zvaigzne.

Kā gravitācijas konstante ir saistīta ar brīvā kritiena paātrinājumu?

Ja salīdzinām divas formulas, no kurām viena būs paredzēta gravitācijai, bet otra - Zemes gravitācijas likumam, mēs varam redzēt vienkāršu modeli. Gravitācijas konstante, Zemes masa un attāluma kvadrāts no planētas centra veido koeficientu, kas ir vienāds ar brīvā kritiena paātrinājumu. Ja mēs to ierakstām formulā, mēs iegūstam sekojošo:

• g = (G x M): r2.

Turklāt tas izmanto šādu apzīmējumu:

Starp citu, gravitācijas konstanti var atrast arī no šīs formulas:

• G \u003d (g x r 2): M.

Ja vēlaties uzzināt brīvā kritiena paātrinājumu noteiktā augstumā virs planētas virsmas, tad noderēs šāda formula:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, kur n ir augstums virs Zemes virsmas.

Problēmas, kas prasa zināšanas par gravitācijas konstanti

Pirmais uzdevums

Stāvoklis. Kāds ir brīvā kritiena paātrinājums uz vienas no planētām Saules sistēma kā uz Marsa? Ir zināms, ka tā masa ir 6,23 10 23 kg, bet planētas rādiuss ir 3,38 10 6 m.

Risinājums. Jums ir jāizmanto formula, kas tika uzrakstīta Zemei. Vienkārši aizstājiet tajā uzdevumā norādītās vērtības. Izrādās, ka brīvā kritiena paātrinājums būs vienāds ar reizinājumu 6,67 x 10 -11 un 6,23 x 10 23, kas pēc tam jādala ar kvadrātu 3,38 10 6 . Skaitītājā vērtība ir 41,55 x 10 12. Un saucējs būs 11,42 x 10 12. Eksponenti samazināsies, tāpēc atbildei pietiek ar divu skaitļu koeficienta noskaidrošanu.

Atbilde: 3,64 m/s 2 .

Otrais uzdevums

Stāvoklis. Kas jādara ar ķermeņiem, lai samazinātu to pievilkšanas spēku 100 reizes?

Risinājums. Tā kā ķermeņu masu nevar mainīt, spēks samazināsies, jo tie tiek noņemti viens no otra. Simts tiek iegūts, sadalot kvadrātā 10. Tas nozīmē, ka attālumam starp tiem vajadzētu kļūt 10 reizes lielākam.

Atbilde: 10 reizes pārvietojiet tos uz attālumu, kas pārsniedz sākotnējo.

Nesen Austrālijas zinātnieku grupa sastādīja ārkārtīgi precīzu mūsu planētas gravitācijas karti. Ar tās palīdzību pētnieki atrada, kurā vietā uz Zemes visvairāk liela nozīme brīvā kritiena paātrinājums, un kurā - mazākais. Un, kas ir visinteresantākais, abas šīs anomālijas izrādījās pilnīgi atšķirīgas no tiem reģioniem, kur tas tika pieņemts iepriekš.

Mēs visi no skolas laikiem atceramies, ka brīvā kritiena paātrinājuma (g) lielums, kas raksturo gravitācijas spēku uz mūsu planētas, ir 9,81 m/s 2 . Bet tikai daži cilvēki domā par to, ka šī vērtība ir vidēja, tas ir, faktiski katrā konkrētā vietā objekts nokritīs ar ātrāku vai lēnāku paātrinājumu. Tātad, jau sen ir zināms, ka pie ekvatora pievilkšanās spēks ir vājāks planētas rotācijas laikā radušos centrbēdzes spēku dēļ, un līdz ar to g vērtība būs mazāka. Nu pie stabiem ir otrādi.

Turklāt, ja tā padomā, tad pēc gravitācijas likuma pie lielām masām pievilkšanās spēkam (jābūt lielākam, un otrādi. Tāpēc tajās Zemes daļās, kur tās sastāvdaļu blīvums klintis pārsniedz vidējo, g vērtība nedaudz pārsniegs 9,81 m/s 2, kur to blīvums nav īpaši liels, tas būs mazāks. Tomēr pagājušā gadsimta vidū zinātnieki dažādas valstis veica gravitācijas anomāliju, gan pozitīvo, gan negatīvo, mērījumus, viņi uzzināja vienu interesantu lietu - patiesībā tuvu lieli kalni gravitācijas paātrinājums ir zem vidējā līmeņa. Bet okeāna dzīlēs (īpaši tranšeju zonās) tas ir augstāks.

Tas izskaidrojams ar to, ka pašu kalnu grēdu pievilcības efektu pilnībā kompensē zem tām esošās masas deficīts, jo zem augsta reljefa apgabaliem visur atrodas relatīvi zema blīvuma vielas uzkrājumi. Bet okeāna dibens, gluži pretēji, sastāv no daudz blīvākiem akmeņiem nekā kalni - tāpēc g vērtība ir lielāka. Līdz ar to varam droši secināt, ka patiesībā Zemes gravitācija uz visas planētas nav vienāda, jo, pirmkārt, Zeme nav ideāla sfēra, un, otrkārt, tai nav vienota blīvuma.

Ilgu laiku zinātnieki gatavojās izveidot mūsu planētas gravitācijas karti, lai redzētu, kur tieši brīvā kritiena paātrinājuma vērtība ir lielāka par vidējo vērtību un kur tā ir mazāka. Taču tas kļuva iespējams tikai šajā gadsimtā – kad kļuva pieejami daudzi NASA un Eiropas Kosmosa aģentūras satelītu akselerometru mērījumi – šie mērījumi precīzi atspoguļo planētas gravitācijas lauku vairāku kilometru apgabalā. Turklāt tagad ir arī iespēja normāli apstrādāt visu šo neiedomājamo datu masīvu - ja parasts dators tam tērētu apmēram piecus gadus, tad superdators var dot rezultātu pēc trīs nedēļu darba.

Atlika tikai gaidīt, kamēr būs zinātnieki, kuri nebaidīsies no šāda darba. Un nesen tas notika – doktors Kristians Herts no Kērtina universitātes (Austrālija) un viņa kolēģi beidzot varēja apvienot gravitācijas datus no satelītiem un topogrāfisko informāciju. Rezultātā viņi ieguva detalizēta karte gravitācijas anomālijas, kas ietver vairāk nekā 3 miljardus punktu ar aptuveni 250 m izšķirtspēju apgabalā starp 60° ziemeļu un 60° dienvidu platuma grādiem. Tādējādi tas aptvēra aptuveni 80% no Zemes zemes.

Tas ir interesanti šo karti atcēla tradicionālos nepareizos priekšstatus, saskaņā ar kuriem mazākā gravitācijas paātrinājuma vērtība tiek novērota pie ekvatora (9,7803 m / s²), bet lielākā (9,8322 m / s²) - Ziemeļpolā. Hurts un viņa kolēģi uzstādīja pāris jaunus čempionus - tātad, saskaņā ar viņu pētījumiem, mazākā atrakcija ir novērota Huascaran kalnā Peru (9,7639 m / s²), kas joprojām atrodas nevis uz ekvatora, apmēram tūkstoš kilometru līdz dienvidos. Un lielākā g vērtība tika reģistrēta uz Ziemeļu Ledus okeāna virsmas (9,8337 m / s²) simts kilometru attālumā no pola.

"Huascarán bija nedaudz pārsteigums, jo tas atrodas apmēram tūkstoš kilometru uz dienvidiem no ekvatora. Gravitācijas pieaugumu, attālinoties no ekvatora, vairāk nekā kompensē kalna augstums un vietējās anomālijas," teikts pētījumā. vadošais autors Dr Hurt. Komentējot savas grupas secinājumus, viņš sniedz šādu piemēru – iedomājieties, ka Uskarana kalna reģionā un Ziemeļu Ledus okeānā cilvēks krīt no simts metru augstuma. Tātad Arktikā tas sasniegs mūsu planētas virsmu 16 pēc Maskavas laika agrāk. Un, kad novērotāju grupa, kas fiksēja šo notikumu, pārcelsies no turienes uz Peru Andiem, tad katrs no viņiem zaudēs 1% no sava svara.