Wzmianka o koncepcji przyśpieszenie swobodny spadek często towarzyszą przykłady i eksperymenty z podręczników szkolnych, w których przedmioty o różnej wadze (w szczególności długopis i moneta) zostały zrzucone z tej samej wysokości. Wydaje się absolutnie oczywiste, że przedmioty będą spadać na ziemię w różnych odstępach czasu (pióro może wcale nie spaść). Dlatego ciała nie przestrzegają tylko jednej konkretnej zasady. Jednak wydaje się to być brane za pewnik dopiero teraz, jakiś czas temu potrzebne były eksperymenty, aby to potwierdzić. Badacze słusznie założyli, że na upadek ciał działa pewna siła, która wpływa na ich ruch, a w efekcie na prędkość ruchu pionowego. Potem nastąpiły nie mniej znane eksperymenty ze szklanymi rurkami z monetą i długopisem w środku (dla czystości eksperymentu). Z rurek usunięto powietrze, po czym zostały hermetycznie zamknięte. Jakie było zdziwienie badaczy, gdy zarówno długopis, jak i moneta, pomimo oczywiście różnej wagi, spadają z tą samą prędkością.

To doświadczenie posłużyło za podstawę nie tylko do stworzenia samej koncepcji. przyśpieszenie grawitacyjne(USP), ale także dla założenia, że ​​upadek swobodny (czyli upadek ciała, na który nie działają żadne przeciwstawne siły) jest możliwy tylko w próżni. W powietrzu, które jest źródłem oporu, wszystkie ciała poruszają się z przyspieszeniem.

Tak powstała koncepcja przyśpieszenie grawitacyjne, który ma następującą definicję:

• upadek ciał ze stanu spoczynku pod wpływem Ziemi.

Tej koncepcji przypisano alfabet g (zhe).

Na podstawie takich eksperymentów stało się jasne, że USP jest absolutnie charakterystyczne dla Ziemi, ponieważ wiadomo, że na naszej planecie istnieje siła, która przyciąga wszystkie ciała na jej powierzchnię. Pojawiło się jednak inne pytanie: jak zmierzyć tę wielkość i co ona równa.

Rozwiązanie pierwszego pytania znaleziono dość szybko: naukowcy za pomocą specjalnej fotografii zarejestrowali położenie ciała podczas upadku w różnych okresach czasu. Ciekawa rzecz okazała się: wszystkie ciała w to miejsce Ziemie spadają z tym samym przyspieszeniem, które jednak różni się nieco w zależności od konkretnego miejsca na planecie. Jednocześnie nie ma znaczenia wysokość, z której ciała rozpoczęły swój ruch: może to być 10, 100 czy 200 metrów.

Można się było dowiedzieć: przyspieszenie swobodnego spadania na Ziemię wynosi około 9,8 N/kg. W rzeczywistości wartość ta może mieścić się w zakresie od 9,78 N/kg do 9,83 N/kg. Taką różnicę (aczkolwiek niewielką w oczach laika) wyjaśnia się zarówno (która nie jest do końca kulista, ale spłaszczona na biegunach) i codziennie.Z reguły do ​​obliczeń przyjmuje się średnią wartość - 9,8 N / kg, przy duże liczby- w zaokrągleniu do 10 N/kg.

g=9,8 N/kg

Na tle uzyskanych danych widać, że przyspieszenie swobodnego spadania na innych planetach różni się od tego na Ziemi. Naukowcy doszli do wniosku, że można to wyrazić wzorem:

g= G x M planety/(R planety)(2)

rozmawiając w prostych słowach: G (6,67,10 (-11) m2/s2 ∙ kg)) należy pomnożyć przez M - masę planety, podzielić przez R - promień planety do kwadratu. Na przykład znajdźmy przyspieszenie swobodnego spadania na Księżyc. Wiedząc, że jego masa wynosi 7,3477·10(22) kg, a promień 1737,10 km, stwierdzamy, że USP=1,62 N/kg. Jak widać, przyspieszenia na obu planetach są uderzająco różne od siebie. W szczególności na Ziemi jest to prawie 6 razy więcej! Mówiąc najprościej, Księżyc przyciąga obiekty na swojej powierzchni z siłą 6 razy mniejszą niż Ziemia. Dlatego astronauci na Księżycu, których widzimy w telewizji, wydają się być lżejsi. W rzeczywistości tracą na wadze (nie na masie!). Rezultatem są zabawne efekty, takie jak skoki na kilka metrów, uczucie latania i długich kroków.

Przelicznik długości i odległości Przelicznik masy Przelicznik materiałów sypkich i żywności Przelicznik powierzchni Przelicznik Objętości i jednostek Przelicznik in przepisy kulinarne Konwerter temperatury Konwerter ciśnienia, naprężenia, modułu Younga Konwerter energii i pracy Konwerter mocy Konwerter siły Konwerter czasu różne systemy rachunek Przelicznik jednostek miary ilość informacji Kursy walut Rozmiary Ubrania Damskie i rozmiar buta konfekcja męska Przetwornik prędkości kątowej Przetwornik przyspieszenia Przetwornik przyspieszenia kątowego Przetwornik gęstości Przetwornik objętości właściwej ciepło właściwe Wartość opałowa (masa) Gęstość energii i ciepło właściwe (objętość) Konwerter Konwerter różnicy temperatur Konwerter Współczynnik rozszerzalności cieplnej Konwerter Opór cieplny Konwerter Konwerter przewodności cieplnej ciepło właściwe Ekspozycja na energię i promieniowanie cieplne Konwerter gęstości Konwerter gęstości Przepływ ciepła Przelicznik współczynnika przenikania ciepła Przetwornik przepływu objętościowego Konwerter przepływ masy Molar Flow Rate Converter Konwerter Mass Flux Density Konwerter stężenia molowego Konwerter stężenia masy w roztworze Konwerter lepkości dynamicznej (bezwzględnej) Konwerter lepkości kinematycznej Konwerter Poziom Konwerter ciśnienia akustycznego z możliwością wyboru ciśnienia odniesienia Konwerter jasności Konwerter natężenia światła Konwerter natężenia oświetlenia Konwerter rozdzielczości grafiki komputerowej Konwerter częstotliwości i długości fali Moc optyczna w dioptriach i długość ogniskowa Moc w dioptriach i konwerter powiększenia obiektywu (×) ładunek elektryczny Konwerter liniowej gęstości ładunku gęstość powierzchniowa Konwerter gęstości ładunku zbiorczego prąd elektryczny Konwerter gęstości prądu liniowego Konwerter gęstości prądu powierzchniowego Konwerter napięcia pole elektryczne Elektrostatyczny konwerter potencjału i napięcia opór elektryczny Konwerter rezystywności elektrycznej przewodnictwo elektryczne Konwerter przewodności elektrycznej Konwerter pojemnościowy Konwerter indukcyjny US Wire Gauge Konwerter Poziomy w dBm (dBm lub dBm), dBV (dBV), waty itp. Jednostki Konwerter siły magnetomotorycznej Konwerter siły pole magnetyczne Przetwornik strumień magnetyczny Promieniowanie konwertera indukcyjnego magnetycznego. Radioaktywność konwertera dawki pochłoniętej promieniowania jonizującego. Promieniowanie konwertera rozpadu promieniotwórczego. Promieniowanie konwertera dawki ekspozycji. Konwerter dawki pochłoniętej Konwerter prefiksów dziesiętnych Transfer danych Konwerter jednostek typograficznych i obrazowania Konwerter jednostek objętości drewna Obliczanie masa cząsteczkowa Układ okresowy pierwiastki chemiczne DI Mendelejewa

1 przyspieszenie grawitacyjne [g] = 980,664999999998 centymetr na sekundę na sekundę [cm/s²]

Wartość początkowa

Przeliczona wartość

decymetr na sekundę na sekundę metr na sekundę na sekundę kilometr na sekundę na sekundę hektometr na sekundę na sekundę dekametr na sekundę na sekundę centymetr na sekundę na sekundę milimetr na sekundę na sekundę mikrometr na sekundę na sekundę nanometr na sekundę na sekundę pikometr na sekundę na sekundę femtometr na sekundę na sekundę attometr na sekundę na sekundę gal galileo mila na sekundę na sekundę jard na sekundę na sekundę stopa na sekundę na sekundę cale na sekundę na sekundę przyspieszenie swobodnego spadania przyspieszenie swobodnego spadania na Słońce przyspieszenie swobodnego spadania włączone przyspieszenie swobodnego spadania rtęci Wenus Przyspieszenie swobodnego spadania na Księżycu Przyspieszenie swobodnego spadania na Marsie Przyspieszenie swobodnego spadania na Jowiszu Przyspieszenie swobodnego spadania na Saturnie Przyspieszenie swobodnego spadania na Uranie Przyspieszenie swobodnego spadania na Neptunie Przyspieszenie swobodnego spadania na Plutonie Przyspieszenie swobodnego spadania na Haumea Sekundy na przyspieszenie od 0 do 100 km /h sekund na przyspieszenie od 0 do 200 km/h sekundy na przyspieszenie od 0 do 60 mil na godzinę sekundy na przyspieszenie od 0 do 100 mil na godzinę sekundy na przyspieszenie od 0 do 200 mil na godzinę

Gęstość ładunku luzem

Więcej o akceleracji

Informacje ogólne

Przyspieszenie to zmiana prędkości ciała w określonym czasie. W układzie SI przyspieszenie mierzone jest w metrach na sekundę na sekundę. Często używane są również inne jednostki. Przyspieszenie może być stałe, jak przyspieszenie ciała podczas swobodnego spadania, lub zmienne, jak przyspieszenie jadącego samochodu.

Inżynierowie i projektanci biorą pod uwagę przyspieszenie podczas projektowania i budowy samochodów. Kierowcy wykorzystują wiedzę o tym, jak szybko ich samochód przyspiesza lub zwalnia podczas jazdy. Wiedza o przyspieszeniu pomaga również konstruktorom i inżynierom zapobiegać lub minimalizować uszkodzenia spowodowane nagłym przyspieszaniem lub zwalnianiem związanym z uderzeniami lub wstrząsami, takimi jak kolizje samochodowe lub trzęsienia ziemi.

Ochrona przed przyspieszeniem za pomocą konstrukcji amortyzujących i tłumiących

Jeśli budowniczowie uwzględnią możliwe przyspieszenia, budynek staje się bardziej odporny na wstrząsy, co pomaga ratować życie podczas trzęsień ziemi. W miejscach o wysokiej sejsmiczności, takich jak Japonia, budynki budowane są na specjalnych platformach, które zmniejszają przyspieszenie i łagodzą wstrząsy. Konstrukcja tych platform jest podobna do zawieszenia w samochodach. Uproszczone zawieszenie jest również stosowane w rowerach. Jest częściej stosowany w rowerach górskich w celu zmniejszenia dyskomfortu, obrażeń i uszkodzeń roweru z powodu ostrych przyspieszeń uderzeniowych podczas jazdy po nierównych powierzchniach. Mosty są również instalowane na wspornikach zawieszenia, aby zmniejszyć przyspieszenie, jakie poruszające się po nim samochody dają mostowi. Przyspieszenia spowodowane ruchem wewnątrz i na zewnątrz budynków przeszkadzają muzykom w studiach muzycznych. Aby to zredukować, całe studio nagraniowe zawieszone jest na urządzeniach tłumiących. Jeśli muzyk zakłada domowe studio nagrań w pomieszczeniu bez wystarczającej izolacji akustycznej, to powieszenie go w już wybudowanym budynku jest bardzo trudne i kosztowne. W domu na zawieszkach montowana jest tylko podłoga. Ponieważ efekt przyspieszenia maleje wraz ze wzrostem masy, na którą działa, czasami ściany, podłogi i sufity są obciążane zamiast stosowania wieszaków. Sufity są również czasami układane podwieszane, ponieważ nie jest to takie trudne i kosztowne, ale pomaga zmniejszyć przenikanie hałasu zewnętrznego do pomieszczenia.

Przyspieszenie w fizyce

Zgodnie z drugim prawem Newtona siła działająca na ciało jest równa iloczynowi masy ciała i przyspieszenia. Siłę można obliczyć ze wzoru F = ma, gdzie F to siła, m to masa, a a to przyspieszenie. Tak więc siła działająca na ciało zmienia jego prędkość, to znaczy nadaje mu przyspieszenie. Zgodnie z tym prawem przyspieszenie zależy nie tylko od wielkości siły, która popycha ciało, ale także proporcjonalnie od masy ciała. Oznacza to, że jeśli siła działa na dwa ciała, A i B, a B jest cięższe, wówczas B porusza się z mniejszym przyspieszeniem. Ta tendencja ciał do opierania się zmianie przyspieszenia nazywana jest bezwładnością.

Bezwładność jest łatwa do zauważenia w Życie codzienne. Na przykład kierowcy nie noszą kasku, podczas gdy motocykliści zazwyczaj podróżują w kasku, często w innym. odzież ochronna, takie jak skórzane kurtki z wybrzuszeniami. Jednym z powodów jest to, że w zderzeniu z samochodem lżejszy motocykl i motocyklista szybciej zmienią prędkość, czyli zaczną poruszać się z większym przyspieszeniem niż samochód. Jeśli nie jest przykryty motocyklem, motocyklista prawdopodobnie wyleci z siedzenia motocykla, ponieważ jest jeszcze lżejszy od motocykla. W każdym razie motocyklista odniesie poważne obrażenia, podczas gdy kierowca odniesie znacznie mniejsze obrażenia, ponieważ samochód i kierowca otrzymają znacznie mniejsze przyspieszenie podczas zderzenia. Ten przykład nie uwzględnia siły powaga; zakłada się, że jest nieistotny w porównaniu z innymi siłami.

Przyspieszenie i ruch okrężny

Ciało poruszające się po okręgu z tą samą prędkością ma zmienną prędkość wektora, ponieważ jego kierunek ciągle się zmienia. Oznacza to, że to ciało porusza się z przyspieszeniem. Przyspieszenie skierowane jest w stronę osi obrotu. W tym przypadku znajduje się on w środku koła, czyli trajektorii ciała. To przyspieszenie, jak również siła, która je powoduje, nazywane są dośrodkowymi. Zgodnie z trzecim prawem Newtona, każda siła ma przeciwną siłę działającą w przeciwnym kierunku. W naszym przykładzie siła ta nazywana jest odśrodkową. To ona utrzymuje wózki na kolejce górskiej, nawet gdy poruszają się do góry nogami po pionowych, okrągłych szynach. Siła odśrodkowa odpycha wózki od środka okręgu utworzonego przez szyny tak, że są one dociskane do szyn.

Przyspieszenie i grawitacja

Przyciąganie grawitacyjne planet jest jedną z głównych sił działających na ciała i nadających im przyspieszenie. Na przykład siła ta przyciąga ciała w pobliżu Ziemi na powierzchnię Ziemi. Dzięki tej sile ciało, które zostało uwolnione w pobliżu powierzchni Ziemi i na które nie działają żadne inne siły, spada swobodnie, dopóki nie zderzy się z powierzchnią Ziemi. Przyspieszenie tego ciała, zwane przyspieszeniem swobodnego spadania, wynosi 9,80665 metrów na sekundę. Ta stała nazywa się g i jest często używana do określenia masy ciała. Ponieważ zgodnie z drugim prawem Newtona F \u003d ma, ciężar, czyli siła działająca na ciało, jest iloczynem masy i przyspieszenia swobodnego spadania g. Masę ciała łatwo jest obliczyć, więc łatwo jest również znaleźć wagę. Warto zauważyć, że słowo „waga” w życiu codziennym często oznacza właściwość ciała, masę, a nie siłę.

Przyspieszenie swobodnego spadania jest różne dla różnych planet i obiektów astronomicznych, ponieważ zależy od ich masy. Przyspieszenie swobodnego spadania w pobliżu Słońca jest 28 razy większe niż ziemskie, w pobliżu Jowisza jest 2,6 razy większe, a w pobliżu Neptuna 1,1 raza. Przyspieszenie w pobliżu innych planet jest mniejsze niż ziemskie. Na przykład przyspieszenie na powierzchni Księżyca jest równe 0,17 przyspieszenia na powierzchni Ziemi.

Przyspieszenie i pojazdy

Testy przyspieszenia samochodu

Istnieje szereg testów mierzących osiągi pojazdów. Jeden z nich ma na celu przetestowanie ich przyspieszenia. Aby to zrobić, zmierz czas, w którym samochód przyspiesza od 0 do 100 kilometrów (62 mil) na godzinę. W krajach, które nie używają systemu metrycznego, sprawdzane jest przyspieszenie od zera do 60 mil (97 kilometrów) na godzinę. Samochody z największym przyspieszeniem osiągają tę prędkość w około 2,3 sekundy, czyli mniej niż czas, w którym ciało osiąga tę prędkość podczas swobodnego spadania. Istnieją nawet programy dla telefony komórkowe, które pomagają obliczyć ten czas przyspieszenia za pomocą wbudowanych akcelerometrów telefonu. Trudno jednak powiedzieć, jak dokładne są takie obliczenia.

Wpływ przyspieszenia na ludzi

Gdy samochód porusza się z przyspieszeniem, pasażerowie są ciągnięci w kierunku przeciwnym do ruchu i przyspieszenia. Oznacza to, że do tyłu - podczas przyspieszania i do przodu - podczas hamowania. Podczas nagłych zatrzymań, takich jak podczas kolizji, pasażerowie są szarpnięci do przodu tak mocno, że mogą zostać wyrzuceni z siedzeń i uderzyć o tapicerkę lub szyby samochodu. Jest nawet prawdopodobne, że swoim ciężarem rozbiją szybę i wylecą z auta. To z powodu tego niebezpieczeństwa wiele krajów wprowadziło przepisy wymagające, aby wszystkie nowe samochody miały pasy bezpieczeństwa. Wiele krajów wprowadziło również przepisy, zgodnie z którymi kierowca, wszystkie dzieci, a przynajmniej pasażer na przednim siedzeniu muszą: brać się do rzeczy bezpieczeństwo podczas jazdy.

Podczas wchodzenia na orbitę ziemską statek kosmiczny porusza się z dużym przyspieszeniem. Wręcz przeciwnie, powrót na Ziemię towarzyszy gwałtownemu spowolnieniu. To nie tylko sprawia, że ​​astronauci czują się niekomfortowo, ale także są niebezpieczni, dlatego przed udaniem się w kosmos przechodzą intensywny kurs. Taki trening pomaga astronautom łatwiej znosić przeciążenia związane z dużym przyspieszeniem. Szkolenie to przechodzą również piloci szybkich samolotów, które osiągają duże przyspieszenie. Bez treningu gwałtowne przyspieszenie powoduje wypływ krwi z mózgu i utratę widzenia barw, następnie - boczne, potem - widzenie w ogóle, a następnie - utratę przytomności. Jest to niebezpieczne, ponieważ piloci i astronauci nie mogą latać samolotem ani statkiem kosmicznym w tym stanie. Do czasu rozpoczęcia treningu przeciążeniowego wymóg obowiązkowy w szkoleniu pilotów i astronautów wysokie siły przyspieszenia czasami kończyły się wypadkami i śmiercią pilotów. Szkolenie pomaga zapobiegać zaciemnieniom i pozwala pilotom i astronautom znosić duże przyspieszenie przez dłuższy czas.

Oprócz opisanego poniżej treningu na wirówce astronauci i piloci uczą się specjalnej techniki napinania mięśni brzucha. W tym przypadku naczynia krwionośne zwężają się i mniej krwi dostaje się do dolnej części ciała. Kombinezony anty-gramowe pomagają również zapobiegać wypływowi krwi z mózgu podczas przyspieszania, ponieważ wbudowane w nie specjalne poduszki wypełnione są powietrzem lub wodą i wywierają nacisk na brzuch i nogi. Techniki te mechanicznie zapobiegają odpływowi krwi, a trening na wirówce pomaga zwiększyć wytrzymałość i przyzwyczaić się do dużych przyśpieszeń. Sama wirówka jest rura pozioma z kabiną na jednym końcu rury. Obraca się w płaszczyźnie poziomej i stwarza warunki z dużym przyspieszeniem. Kabina jest wyposażona w zawieszenie kardanowe i może obracać się w różnych kierunkach, zapewniając dodatkowe obciążenie. Podczas treningu astronauci lub piloci noszą czujniki, a lekarze monitorują ich wydajność, np. puls. Jest to niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa, a także pomaga monitorować adaptację ludzi. Wirówka może symulować zarówno przyspieszenie w normalnych warunkach, jak i powrót balistyczny podczas wypadków. Astronauci trenujący na wirówce twierdzą, że odczuwają silny dyskomfort w klatce piersiowej i gardle.

Czy masz trudności z tłumaczeniem jednostek miar z jednego języka na inny? Koledzy są gotowi do pomocy. Zadaj pytanie w TCTerms a w ciągu kilku minut otrzymasz odpowiedź.

Po przestudiowaniu przebiegu fizyki w umysłach studentów znajdują się przeróżne stałe i ich wartości. Temat grawitacji i mechaniki nie jest wyjątkiem. Najczęściej nie potrafią odpowiedzieć na pytanie, jaką wartość ma stała grawitacyjna. Ale zawsze odpowiedzą jednoznacznie, że jest ono obecne w prawie powszechnego ciążenia.

Z historii stałej grawitacyjnej

Co ciekawe, w pracy Newtona nie ma takiej ilości. W fizyce pojawił się znacznie później. Dokładniej dopiero na początku XIX wieku. Ale to nie znaczy, że nie istniała. Tyle, że naukowcy go nie zidentyfikowali i nie rozpoznali. Dokładna wartość. Przy okazji, o znaczeniu. Stała grawitacyjna jest stale udoskonalana, ponieważ jest to ułamek dziesiętny z duża ilość cyfry po przecinku poprzedzone zerem.

Właśnie dlatego, że ta wartość ma taką mała wartość wyjaśnia fakt, że działanie sił grawitacyjnych jest nieodczuwalne na małych ciałach. Właśnie z powodu tego mnożnika siła przyciągania okazuje się znikoma.

Po raz pierwszy fizyk G. Cavendish ustalił przez doświadczenie wartość, jaką przyjmuje stała grawitacyjna. I stało się to w 1788 roku.

W jego eksperymentach użyto cienkiego pręta. Został zawieszony na cienkim miedzianym drucie i miał około 2 metry długości. Do końców tej wędki przymocowano dwie identyczne kulki ołowiane o średnicy 5 cm, obok których umieszczono duże kulki ołowiane. Ich średnica wynosiła już 20 cm.

Kiedy zbliżały się duże i małe kulki, pręt się obracał. Mówiło o ich atrakcyjności. Na podstawie znanych mas i odległości, a także zmierzonej siły skręcania, można było dość dokładnie ustalić, czym jest stała grawitacyjna.

A wszystko zaczęło się od swobodnego spadania ciał

Jeśli zostanie umieszczony w pustce ciała inna waga, wtedy spadają w tym samym czasie. Z zastrzeżeniem ich upadku z tej samej wysokości i jednocześnie jego początku. Udało się obliczyć przyspieszenie, z jakim wszystkie ciała spadają na Ziemię. Okazało się, że jest to w przybliżeniu równe 9,8 m / s 2.

Naukowcy odkryli, że siła, z jaką wszystko przyciąga Ziemia, jest zawsze obecna. Co więcej, nie zależy to od wysokości, na jaką porusza się ciało. Jeden metr, kilometr lub setki kilometrów. Bez względu na to, jak daleko znajduje się ciało, będzie przyciągane do Ziemi. Kolejne pytanie, jak jego wartość będzie zależeć od odległości?

Właśnie na to pytanie angielski fizyk I. Newton znalazł odpowiedź.

Zmniejszanie siły przyciągania ciał wraz z ich odległością

Na początek wysunął założenie, że siła grawitacji maleje. A jego wartość jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości. Co więcej, odległość ta musi być liczona od środka planety. I zrobiłem kilka obliczeń teoretycznych.

Następnie naukowiec ten wykorzystał dane astronomów dotyczące ruchu naturalnego satelity Ziemi - Księżyca. Newton obliczył, z jakim przyspieszeniem krąży wokół planety i uzyskał te same wyniki. Świadczyło to o prawdziwości jego rozumowania i umożliwiało sformułowanie prawa powszechnego ciążenia. W jego formule nie było jeszcze stałej grawitacyjnej. Na tym etapie ważne było zidentyfikowanie zależności. I właśnie to zostało zrobione. Siła grawitacji maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości od środka planety.

Do prawa powszechnego ciążenia

Newton myślał dalej. Skoro Ziemia przyciąga Księżyc, to ona sama musi być przyciągnięta do Słońca. Co więcej, siła takiego przyciągania musi również przestrzegać opisanego przez niego prawa. A potem Newton rozszerzył ją na wszystkie ciała wszechświata. Dlatego w nazwie prawa znalazło się słowo „uniwersalne”.

Siły powszechnego ciążenia ciał są określane jako proporcjonalne do iloczynu mas i odwrotne do kwadratu odległości. Później, po wyznaczeniu współczynnika, formuła prawa przybrała następującą postać:

• F t \u003d G (m 1 * x m 2): r 2.

Zawiera następujące oznaczenia:

Wzór na stałą grawitacyjną wynika z tego prawa:

• G \u003d (F t X r 2): (m 1 x m 2).

Wartość stałej grawitacyjnej

Teraz czas na konkretne liczby. Ponieważ naukowcy nieustannie udoskonalają tę wartość, w różne lata zostały oficjalnie przyjęte różne liczby. Na przykład według danych z 2008 r. stała grawitacyjna wynosi 6,6742 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Minęły trzy lata - i przeliczono stałą. Teraz stała grawitacyjna wynosi 6,6738 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2. Natomiast dla uczniów w rozwiązywaniu problemów dopuszcza się zaokrąglenie do takiej wartości: 6,67 x 10 -11 Nˑm 2 /kg 2.

Jakie jest fizyczne znaczenie tej liczby?

Jeśli do wzoru podanego dla prawa powszechnego ciążenia podstawimy konkretne liczby, otrzymamy interesujący wynik. W szczególnym przypadku, gdy masy ciał są równe 1 kilogramowi i znajdują się w odległości 1 metra, siła grawitacji okazuje się równa tej samej liczbie, która jest znana ze stałej grawitacyjnej.

Oznacza to, że stała grawitacyjna oznacza, że ​​pokazuje ona, z jaką siłą takie ciała będą przyciągane na odległość jednego metra. Liczba pokazuje, jak mała jest ta siła. W końcu to dziesięć miliardów mniej niż jeden. Nie można jej nawet zobaczyć. Nawet jeśli ciała zostaną powiększone sto razy, wynik nie zmieni się znacząco. Nadal pozostanie znacznie mniej niż jedność. Dlatego staje się jasne, dlaczego siła przyciągania jest zauważalna tylko w tych sytuacjach, gdy przynajmniej jedno ciało ma ogromną masę. Na przykład planeta lub gwiazda.

Jak ma się stała grawitacyjna do przyspieszenia swobodnego spadania?

Jeśli porównamy dwie formuły, z których jedna dotyczy grawitacji, a druga prawa grawitacji Ziemi, widzimy prosty wzór. Stała grawitacyjna, masa Ziemi i kwadrat odległości od środka planety składają się na czynnik równy przyspieszeniu swobodnego spadania. Jeśli napiszemy to we wzorze, otrzymamy:

• g = (G x M): r2.

Ponadto używa następującej notacji:

Nawiasem mówiąc, stałą grawitacyjną można również znaleźć z tego wzoru:

• G \u003d (g x r 2): M.

Jeśli chcesz poznać przyspieszenie swobodnego spadania na określonej wysokości nad powierzchnią planety, przyda się następujący wzór:

• g \u003d (G x M): (r + n) 2, gdzie n to wysokość nad powierzchnią Ziemi.

Problemy wymagające znajomości stałej grawitacyjnej

Zadanie pierwsze

Stan: schorzenie. Jakie jest przyspieszenie swobodnego spadania na jednej z planet Układ Słoneczny jak na Marsie? Wiadomo, że jego masa wynosi 6,23 10 23 kg, a promień planety 3,38 10 6 m.

Rozwiązanie. Musisz użyć formuły, która została napisana dla Ziemi. Wystarczy zastąpić w nim wartości podane w zadaniu. Okazuje się, że przyspieszenie ziemskie będzie równe iloczynowi 6,67 x 10 -11 i 6,23 x 10 23, które następnie należy podzielić przez kwadrat 3,38 10 6 . W liczniku wartość to 41,55 x 10 12. A mianownik wyniesie 11,42 x 10 12. Wykładniki zmniejszą się, więc do odpowiedzi wystarczy obliczyć iloraz dwóch liczb.

Odpowiedź: 3,64 m/s 2 .

Zadanie drugie

Stan: schorzenie. Co należy zrobić z ciałami, aby 100-krotnie zmniejszyć ich siłę przyciągania?

Rozwiązanie. Ponieważ masy ciał nie można zmienić, siła zmniejszy się z powodu ich oddzielenia od siebie. Sto otrzymujemy przez podniesienie do kwadratu 10. Oznacza to, że odległość między nimi powinna być 10 razy większa.

Odpowiedź: przenieś je na odległość większą niż oryginał 10 razy.

Niedawno grupa australijskich naukowców opracowała niezwykle dokładną mapę grawitacyjną naszej planety. Z jego pomocą naukowcy odkryli, w jakim miejscu na Ziemi najbardziej bardzo ważne przyspieszenie swobodnego spadania, aw którym - najmniejsze. I, co najciekawsze, obie te anomalie okazały się zupełnie inne niż te regiony, w których wcześniej zakładano.

Wszyscy pamiętamy ze szkoły, że wielkość przyspieszenia swobodnego spadania (g), charakteryzującego siłę grawitacji na naszej planecie, wynosi 9,81 m/s 2 . Ale mało kto myśli o tym, że ta wartość jest średnia, czyli tak naprawdę w każdym konkretnym miejscu obiekt będzie spadał z szybszym lub wolniejszym przyspieszeniem. Tak więc od dawna wiadomo, że na równiku siła przyciągania jest słabsza z powodu sił odśrodkowych, które powstają podczas obrotu planety, a w konsekwencji wartość g będzie mniejsza. Cóż, na biegunach jest odwrotnie.

Ponadto, jeśli się nad tym zastanowić, to zgodnie z prawem grawitacji, w pobliżu dużych mas, siła przyciągania (powinna być większa i odwrotnie. Dlatego w tych częściach Ziemi, gdzie gęstość jej składników skały przekroczy średnią, wartość g nieznacznie przekroczy 9,81 m/s 2, gdzie ich gęstość nie jest szczególnie wysoka, będzie niższa. Jednak w połowie ubiegłego wieku naukowcy różnych krajach przeprowadzili pomiary anomalii grawitacyjnych, zarówno dodatnich, jak i ujemnych, odkryli jedną ciekawą rzecz - w rzeczywistości blisko duże góry przyspieszenie grawitacyjne jest poniżej średniej. Ale w głębinach oceanicznych (zwłaszcza w rejonach okopów) jest wyższy.

Tłumaczy się to tym, że efekt przyciągania samych pasm górskich jest całkowicie kompensowany przez deficyt masy pod nimi, ponieważ nagromadzenia materii o stosunkowo niskiej gęstości występują wszędzie pod obszarami o dużej rzeźbie. Natomiast dno oceanu składa się z dużo gęstszych skał niż góry - stąd większa wartość g. Możemy więc śmiało stwierdzić, że w rzeczywistości grawitacja Ziemi nie jest taka sama na całej planecie, ponieważ po pierwsze Ziemia nie jest idealną kulą, a po drugie nie ma jednolitej gęstości.

Długi czas naukowcy zamierzali wykonać mapę grawitacyjną naszej planety, aby zobaczyć, gdzie dokładnie wartość przyspieszenia swobodnego spadania jest większa od wartości średniej, a gdzie jest mniejsza. Stało się to jednak możliwe dopiero w obecnym stuleciu – kiedy dostępne stały się liczne pomiary akcelerometrów satelitów NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej – pomiary te dokładnie odzwierciedlają pole grawitacyjne planety w rejonie kilku kilometrów. Co więcej, teraz istnieje również możliwość normalnego przetwarzania całej tej niewyobrażalnej tablicy danych - jeśli konwencjonalny komputer poświęciłby na to około pięciu lat, to superkomputer może dać wynik po trzech tygodniach pracy.

Pozostało tylko poczekać, aż pojawią się naukowcy, którzy nie będą się bali takiej pracy. I ostatnio tak się stało – dr Christian Hert z Curtin University (Australia) i jego koledzy byli w stanie wreszcie połączyć dane grawitacyjne z satelitów i informacje topograficzne. W rezultacie dostali szczegółowa mapa anomalie grawitacyjne, które obejmują ponad 3 miliardy punktów o rozdzielczości około 250 m na obszarze między 60° szerokości geograficznej północnej i 60° szerokości geograficznej południowej. W ten sposób obejmował około 80% powierzchni ziemi.

To ciekawe, że ta karta zerwał z tradycyjnymi nieporozumieniami, według których najmniejszą wartość przyspieszenia ziemskiego obserwuje się na równiku (9,7803 m/s²), a największą (9,8322 m/s²) – na biegunie północnym. Hurt i jego koledzy zainstalowali kilku nowych mistrzów - według ich badań najmniejszą atrakcję obserwuje się na górze Huascaran w Peru (9,7639 m / s²), która wciąż nie znajduje się na równiku, około tysiąca kilometrów do południe. A największą wartość g zarejestrowano na powierzchni Oceanu Arktycznego (9,8337 m/s²) w miejscu sto kilometrów od bieguna.

„Huascarán był trochę niespodzianką, ponieważ znajduje się około tysiąca kilometrów na południe od równika. Wzrost grawitacji w miarę oddalania się od równika jest więcej niż równoważony przez wysokość góry i lokalne anomalie” – mówi badanie główny autor dr Hurt. Komentując wnioski swojej grupy, podaje następujący przykład – wyobraźcie sobie, że w rejonie góry Uskaran i na Oceanie Arktycznym człowiek spada z wysokości stu metrów. Tak więc w Arktyce dotrze do powierzchni naszej planety 16 czasu moskiewskiego wcześniej. A kiedy grupa obserwatorów, którzy zarejestrowali to wydarzenie, przeniesie się stamtąd do peruwiańskich Andów, to każdy z nich straci 1% swojej wagi.