الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية للفيزياء. أهم جانب من جوانب الجاذبية هو أنها عالمية: كل الأجسام لها قوة جاذبية تجذب أشياء أخرى إليها. تعتمد قوة الجاذبية المؤثرة على أي جسم على كتل كلا الجسمين والمسافة بينهما.
خطوات
جزء 1 من 2: حساب قوة الجاذبية بين جسمين
الخطوة 1. حدد معادلة قوة الجاذبية التي تجذب الجسم ، Fجراف = (جم1م2)/د2.
من أجل حساب قوة الجاذبية على جسم ما بشكل صحيح ، تأخذ هذه المعادلة في الاعتبار كتل كلا الجسمين ومدى تباعد الجسمين عن بعضهما البعض. يتم تعريف المتغيرات أدناه.
- Fجراف هي القوة بسبب الجاذبية
- G هو ثابت الجاذبية العام 6.673 × 10-11 نانومتر2/كلغ2
- م1 هي كتلة الجسم الأول
- م2 هي كتلة الجسم الثاني
- د هي المسافة بين مركزي كائنين
- في بعض الأحيان سترى الحرف r بدلاً من الحرف d. كلا الرمزين يمثلان المسافة بين الجسمين.
الخطوة 2. استخدم الوحدات المترية المناسبة
لهذه المعادلة تحديدًا ، يجب استخدام الوحدات المترية. يجب أن تكون كتل الأشياء بالكيلوجرام (كجم) ويجب أن تكون المسافة بالأمتار (م). يجب عليك التحويل إلى هذه الوحدات قبل متابعة الحساب.
الخطوة 3. حدد كتلة الجسم المعني
بالنسبة للأجسام الصغيرة ، يمكنك وزنها على ميزان أو ميزان لتحديد وزنها بالجرام. بالنسبة للأجسام الأكبر حجمًا ، سيتعين عليك البحث عن الكتلة التقريبية في جدول أو عبر الإنترنت. في المسائل الفيزيائية ، يتم توفير كتلة الجسم لك بشكل عام.
الخطوة 4. قم بقياس المسافة بين الجسمين
إذا كنت تحاول حساب قوة الجاذبية بين جسم ما والأرض ، فأنت بحاجة إلى تحديد بُعد الجسم عن مركز الأرض.
- تبلغ المسافة من سطح الأرض إلى المركز حوالي 6.38 × 106 م.
- يمكنك العثور على جداول وموارد أخرى عبر الإنترنت توفر لك مسافات تقريبية لمركز الأرض للأشياء الموجودة على ارتفاعات مختلفة على السطح.
الخطوة 5. حل المعادلة
بمجرد تحديد متغيرات المعادلة ، يمكنك التعويض عنها وحلها. تأكد من أن جميع وحداتك بالمتر وعلى المقياس الصحيح. يجب أن تكون الكتلة بالكيلوجرام والمسافة بالأمتار. حل المعادلة باستخدام الترتيب الصحيح للعمليات.
- على سبيل المثال: تحديد قوة الجاذبية على 68 كجم شخص على سطح الأرض. كتلة الأرض 5.98 × 1024 كلغ.
- تأكد من أن جميع المتغيرات الخاصة بك تحتوي على الوحدات المناسبة. م1 = 5.98 × 1024 كجم ، م2 = 68 كجم ، G = 6.673 × 10-11 نانومتر2/كلغ2و د = 6.38 × 106 م
- اكتب معادلتك: Fجراف = (جم1م2)/د2 = [(6.67 × 10-11) × 68 × (5.98 × 1024)] / (6.38 × 106)2
- اضرب كتل الجسمين معًا. 68 × (5.98 × 1024) = 4.06 × 1026
- اضرب حاصل ضرب م1 وم2 بواسطة ثابت الجاذبية G. (4.06 × 1026) × (6.67 × 10-11) = 2.708 × 1016
- ربّع المسافة بين الجسمين. (6.38 × 106)2 = 4.07 × 1013
- قسّم حاصل ضرب G x m1 س م2 بالمسافة المربعة لإيجاد قوة الجاذبية بالنيوتن (N). 2.708 × 1016/4.07 × 1013 = 665 شمالاً
- قوة الجاذبية 665 نيوتن.
جزء 2 من 2: حساب قوة الجاذبية على الأرض
الخطوة 1. فهم قانون نيوتن الثاني للحركة ، F = ma
ينص قانون نيوتن الثاني للحركة على أن أي جسم سيتسارع عندما يتم التعامل معه بواسطة شبكة أو قوة غير متوازنة. بمعنى آخر ، إذا كانت القوة تؤثر على جسم أكبر من القوى المؤثرة في الاتجاه المعاكس ، فسوف يتسارع الجسم في اتجاه القوة الأكبر.
- يمكن تلخيص هذا القانون بالمعادلة F = ma حيث F هي القوة و m كتلة الجسم و a التسارع.
- باستخدام هذا القانون ، يمكننا حساب قوة الجاذبية لأي جسم على سطح الأرض باستخدام العجلة المعروفة بسبب الجاذبية.
الخطوة الثانية: تعرف على التسارع الناتج عن الجاذبية الأرضية
على الأرض ، تتسبب قوة الجاذبية في تسارع الأجسام بمعدل 9.8 م / ث2. على سطح الأرض ، يمكننا استخدام المعادلة المبسطة Fجراف = mg لحساب قوة الجاذبية.
إذا كنت تريد تقديرًا أكثر دقة للقوة ، فلا يزال بإمكانك استخدام المعادلة أعلاه ، Fجراف = (GMالارضم) / د2 لتحديد قوة الجاذبية.
الخطوة 3. استخدم الوحدات المترية المناسبة
لهذه المعادلة تحديدًا ، يجب عليك استخدام الوحدات المترية. يجب أن تكون كتلة الجسم بالكيلوجرام (كجم) ويجب أن يكون التسارع بالأمتار لكل ثانية مربعة (م / ث)2). يجب عليك التحويل إلى هذه الوحدات قبل متابعة الحساب.
الخطوة 4. حدد كتلة الجسم المعني
بالنسبة للأجسام الصغيرة ، يمكنك وزنها على ميزان أو ميزان لتحديد وزنها بالكيلوجرام (كجم). بالنسبة للأجسام الأكبر حجمًا ، سيتعين عليك البحث عن الكتلة التقريبية في جدول أو عبر الإنترنت. في المسائل الفيزيائية ، يتم توفير كتلة الجسم لك بشكل عام.
الخطوة 5. حل المعادلة
بمجرد تحديد متغيرات المعادلة ، يمكنك التعويض عنها وحلها. تأكد من أن جميع وحداتك بالمتر وعلى المقياس الصحيح. يجب أن تكون الكتلة بالكيلوجرام والمسافة بالأمتار. حل المعادلة باستخدام الترتيب الصحيح للعمليات.
- دعنا نستخدم نفس المعادلة من الأعلى ونرى مدى قرب التقريب. أوجد قوة الجاذبية المؤثرة على 68 كجم شخص على سطح الأرض.
- تأكد من أن جميع متغيراتك تحتوي على الوحدات المناسبة: م = 68 كجم ، ز = 9.8 م / ث2.
- اكتب معادلتك. Fجراف = ملغ = 68 * 9.8 = 666 نيوتن.
- مع F = mg ، تكون قوة الجاذبية 666 N ، بينما ينتج عن استخدام المعادلة الأكثر دقة قوة مقدارها 665 N. كما ترى ، فإن هذه القيم متطابقة تقريبًا.
فيديو - باستخدام هذه الخدمة ، قد تتم مشاركة بعض المعلومات مع YouTube
نصائح
- يجب أن تعطي هاتان الصيغتان نفس النتيجة ، لكن الصيغة الأقصر أسهل في الاستخدام عند مناقشة الكائنات على سطح الكوكب.
- استخدم الصيغة الأولى إذا كنت لا تعرف التسارع بسبب الجاذبية على كوكب أو إذا كنت تحدد قوة الجاذبية بين جسمين كبيرين جدًا مثل القمر والكوكب.
