გრავიტაცია: ფორმულა, განმარტება. გრავიტაცია, ფორმულები რა ფორმულით შეგიძლიათ იპოვოთ ძალა

განმარტება 1

მიჩნეულია, რომ მიზიდულობის ძალა გამოიყენება სხეულის სიმძიმის ცენტრზე, რომელიც განისაზღვრება სხეულის ძაფის დაკიდებით მის სხვადასხვა წერტილში. ამ შემთხვევაში, ყველა მიმართულების გადაკვეთის წერტილი, რომელიც აღინიშნება ძაფით, ჩაითვლება სხეულის სიმძიმის ცენტრად.

გრავიტაციის კონცეფცია

გრავიტაცია ფიზიკაში არის ძალა, რომელიც მოქმედებს ნებისმიერ ფიზიკურ სხეულზე, რომელიც მდებარეობს დედამიწის ზედაპირთან ან სხვა ასტრონომიულ სხეულთან ახლოს. პლანეტის ზედაპირზე მიზიდულობის ძალა, განსაზღვრებით, იქნება პლანეტის გრავიტაციული მიზიდულობის ჯამი, ისევე როგორც ინერციის ცენტრიდანული ძალა, რომელიც პროვოცირებულია პლანეტის ყოველდღიური ბრუნვით.

სხვა ძალები (მაგალითად, მზისა და მთვარის მიზიდულობა), მათი სიმცირის გამო, მხედველობაში არ მიიღება ან ცალკე შესწავლილია დედამიწის გრავიტაციულ ველში დროებითი ცვლილებების ფორმატში. გრავიტაცია თანაბარ აჩქარებას ანიჭებს ყველა სხეულს, მიუხედავად მათი მასისა, ხოლო წარმოადგენს კონსერვატიულ ძალას. იგი გამოითვლება ფორმულის მიხედვით:

$\vec(P) = m\vec(g)$,

სადაც $\vec(g)$ არის სხეულზე მინიჭებული სიმძიმის აჩქარება, რომელიც აღინიშნება როგორც თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.

გარდა გრავიტაციისა, დედამიწის ზედაპირთან მიმართებით მოძრავ სხეულებზე პირდაპირ გავლენას ახდენს კორიოლისის ძალა, რომელიც არის ძალა, რომელიც გამოიყენება მატერიალური წერტილის მოძრაობის შესასწავლად მბრუნავი ათვლის სისტემასთან მიმართებაში. კორიოლისის ძალის დამატება მატერიალურ წერტილზე მოქმედ ფიზიკურ ძალებზე შესაძლებელს გახდის გავითვალისწინოთ საანგარიშო ჩარჩოს ბრუნვის ეფექტი ასეთ მოძრაობაზე.

მნიშვნელოვანი ფორმულები გაანგარიშებისთვის

უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით, გრავიტაციული მიზიდულობის ძალა, რომელიც მოქმედებს მატერიალურ წერტილზე $m$ მასით ასტრონომიული სფერული სიმეტრიული სხეულის ზედაპირზე $M$ მასით განისაზღვრება მიმართებით:

$F=(G)\frac(Mm)(R^2)$, სადაც:

$G$ არის გრავიტაციული მუდმივი,
$R$ - სხეულის რადიუსი.

ეს კავშირი მართებული აღმოჩნდება, თუ დავუშვებთ მასის სფერულად სიმეტრიულ განაწილებას სხეულის მოცულობაზე. შემდეგ გრავიტაციული მიზიდულობის ძალა მიმართულია უშუალოდ სხეულის ცენტრისკენ.

მატერიალურ ნაწილაკზე მოქმედი $Q$ ინერციის ცენტრიდანული ძალის მოდული გამოიხატება ფორმულით:

$Q = maw^2$ სადაც:

$a$ არის მანძილი ნაწილაკსა და ასტრონომიული სხეულის ბრუნვის ღერძს შორის, რომელიც განიხილება,
$w$ არის მისი ბრუნვის კუთხური სიჩქარე. ამ შემთხვევაში, ინერციის ცენტრიდანული ძალა ხდება ბრუნვის ღერძის პერპენდიკულარული და მიმართული მისგან.

ვექტორულ ფორმატში, ინერციის ცენტრიდანული ძალის გამოხატულება იწერება შემდეგნაირად:

$\vec(Q) = (mw^2\vec(R_0))$, სადაც:

$\vec (R_0)$ არის ბრუნვის ღერძის პერპენდიკულარული ვექტორი, რომელიც გამოყვანილია მისგან დედამიწის ზედაპირთან მდებარე მითითებულ მატერიალურ წერტილამდე.

ამ შემთხვევაში, მიზიდულობის ძალა $\vec (P)$ იქნება $\vec (F)$ და $\vec (Q)$ ჯამის ექვივალენტი:

$\vec(P) = \vec(F) = \vec(Q)$

მიზიდულობის კანონი

გრავიტაციის არსებობის გარეშე, ბევრი რამის წარმოშობა, რაც ახლა ჩვენთვის ბუნებრივად გვეჩვენება, შეუძლებელი იქნებოდა: ამგვარად, არ იქნებოდა მთებიდან ჩამოსული ზვავი, არ იქნებოდა მდინარეები, წვიმები. დედამიწის ატმოსფეროს შენარჩუნება შესაძლებელია მხოლოდ მიზიდულობის ძალით. ნაკლები მასის მქონე პლანეტებმა, როგორიცაა მთვარე ან მერკური, დაკარგეს მთელი ატმოსფერო საკმაოდ სწრაფი ტემპით და დაუცველები გახდნენ აგრესიული კოსმოსური გამოსხივებისგან.

დედამიწის ატმოსფერომ გადამწყვეტი როლი ითამაშა დედამიწაზე სიცოცხლის ფორმირების პროცესში. გარდა გრავიტაციისა, დედამიწაზე გავლენას ახდენს მთვარის გრავიტაციაც. მისი სიახლოვის გამო (კოსმოსური მასშტაბით) დედამიწაზე შესაძლებელია აკვიატებული დინების არსებობა და ბევრი ბიოლოგიური რიტმი ემთხვევა მთვარის კალენდარს. ამრიგად, გრავიტაცია უნდა განიხილებოდეს ბუნების სასარგებლო და მნიშვნელოვანი კანონის თვალსაზრისით.

შენიშვნა 2

მიზიდულობის კანონი განიხილება უნივერსალური და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერ ორ სხეულზე, რომელსაც აქვს გარკვეული მასა.

იმ სიტუაციაში, როდესაც ერთი ურთიერთმოქმედი სხეულის მასა გაცილებით დიდი აღმოჩნდება მეორეს მასაზე, საუბარია გრავიტაციული ძალის განსაკუთრებულ შემთხვევაზე, რომლისთვისაც არსებობს სპეციალური ტერმინი, როგორიცაა „გრავიტაცია“. იგი გამოიყენება ამოცანების მიმართ, რომლებიც ორიენტირებულია დედამიწაზე ან სხვა ციურ სხეულებზე მიზიდულობის ძალის განსაზღვრაზე. გრავიტაციის მნიშვნელობის ჩანაცვლებისას ნიუტონის მეორე კანონის ფორმულაში მივიღებთ:

აქ $a$ არის გრავიტაციის აჩქარება, რომელიც აიძულებს სხეულებს ერთმანეთისკენ მიისწრაფოდნენ. თავისუფალი ვარდნის აჩქარების გამოყენებასთან დაკავშირებული პრობლემების დროს, ეს აჩქარება აღინიშნება ასო $g$-ით. საკუთარი ინტეგრალური გამოთვლების გამოყენებით ნიუტონმა მათემატიკურად მოახერხა უფრო დიდი სხეულის ცენტრში სიმძიმის მუდმივი კონცენტრაციის დამტკიცება.

სამყაროს აბსოლუტურად ყველა სხეულზე მოქმედებს ჯადოსნური ძალა, რომელიც რაღაცნაირად იზიდავს მათ დედამიწაზე (უფრო ზუსტად, მის ბირთვამდე). არსად არის გასაქცევი, არსად დასამალი ყოვლისმომცველი ჯადოსნური გრავიტაციისგან: ჩვენი მზის სისტემის პლანეტები იზიდავს არა მხოლოდ უზარმაზარ მზეს, არამედ ერთმანეთსაც, ყველა ობიექტი, მოლეკულა და უმცირესი ატომები ასევე იზიდავს ერთმანეთს. . პატარა ბავშვებისთვისაც კი ცნობილი, რომელმაც სიცოცხლე მიუძღვნა ამ ფენომენის შესწავლას, მან დაადგინა ერთ-ერთი უდიდესი კანონი - უნივერსალური მიზიდულობის კანონი.

რა არის გრავიტაცია?

განმარტება და ფორმულა დიდი ხანია ცნობილია ბევრისთვის. შეგახსენებთ, რომ გრავიტაცია არის გარკვეული რაოდენობა, უნივერსალური მიზიდულობის ერთ-ერთი ბუნებრივი გამოვლინება, კერძოდ: ძალა, რომლითაც ნებისმიერი სხეული უცვლელად იზიდავს დედამიწას.

მიზიდულობის ძალა აღინიშნება ლათინური ასო F მძიმე.

გრავიტაცია: ფორმულა

როგორ გამოვთვალოთ მიმართული გარკვეული სხეული? სხვა რა რაოდენობით უნდა იცოდეთ ამის გასაკეთებლად? გრავიტაციის გამოთვლის ფორმულა საკმაოდ მარტივია, მას სწავლობენ ყოვლისმომცველი სკოლის მე-7 კლასში, ფიზიკის კურსის დასაწყისში. იმისათვის, რომ არა მხოლოდ ვისწავლოთ იგი, არამედ გავიგოთ, უნდა გამოვიდეთ იქიდან, რომ მიზიდულობის ძალა, რომელიც უცვლელად მოქმედებს სხეულზე, პირდაპირპროპორციულია მის რაოდენობრივ მნიშვნელობაზე (მასა).

სიმძიმის ერთეულს დიდი მეცნიერის ნიუტონის სახელი ეწოდა.

ის ყოველთვის მკაცრად არის მიმართული დედამიწის ბირთვის ცენტრისკენ, მისი გავლენის გამო ყველა სხეული ერთგვაროვანი აჩქარებით ეცემა. ჩვენ ვაკვირდებით სიმძიმის ფენომენებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველგან და მუდმივად:

საგნები, შემთხვევით ან სპეციალურად ხელიდან გამოშვებული, აუცილებლად დაეცემა დედამიწაზე (ან ნებისმიერ ზედაპირზე, რომელიც ხელს უშლის თავისუფალ ვარდნას);
კოსმოსში გაშვებული თანამგზავრი არ მიფრინავს ჩვენს პლანეტას განუსაზღვრელი მანძილით პერპენდიკულარულად ზემოთ, მაგრამ რჩება ორბიტაზე;
ყველა მდინარე მთებიდან მოედინება და უკან დაბრუნება შეუძლებელია;
ხდება, რომ ადამიანი ეცემა და დაშავდება;
მტვრის ყველაზე პატარა ნაწილაკები ზის ყველა ზედაპირზე;
ჰაერი კონცენტრირებულია დედამიწის ზედაპირზე;
რთული სატარებელი ჩანთები;
წვიმა მოდის ღრუბლებიდან და ღრუბლებიდან, თოვლი მოდის, სეტყვა.

„გრავიტაციის“ კონცეფციასთან ერთად გამოიყენება ტერმინი „სხეულის წონა“. თუ სხეული ბრტყელ ჰორიზონტალურ ზედაპირზეა მოთავსებული, მაშინ მისი წონა და სიმძიმე რიცხობრივად თანაბარია, ამიტომ ეს ორი ცნება ხშირად იცვლება, რაც სულაც არ არის სწორი.

გრავიტაციის აჩქარება

ცნება "თავისუფალი ვარდნის აჩქარება" (სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ასოცირდება ტერმინთან "გრავიტაცია". ფორმულა გვიჩვენებს: იმისთვის, რომ გამოვთვალოთ მიზიდულობის ძალა, თქვენ უნდა გაამრავლოთ მასა გ-ზე (აჩქარება წმ. .).

"g" = 9.8 N/kg, ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა. თუმცა უფრო ზუსტი გაზომვები აჩვენებს, რომ დედამიწის ბრუნვის გამო, აჩქარების მნიშვნელობა წმ. პ. არ არის იგივე და დამოკიდებულია განედზე: ჩრდილოეთ პოლუსზე არის = 9,832 ნ/კგ, ხოლო მხურვალე ეკვატორზე = 9,78 ნ/კგ. გამოდის, რომ პლანეტის სხვადასხვა ადგილას გრავიტაციის სხვადასხვა ძალა მიმართულია თანაბარი მასის მქონე სხეულებზე (ფორმულა მგ მაინც უცვლელი რჩება). პრაქტიკული გამოთვლებისთვის გადაწყდა, რომ დაშვებულიყო მცირე შეცდომები ამ მნიშვნელობაში და გამოეყენებინათ საშუალო მნიშვნელობა 9,8 ნ/კგ.

ისეთი სიდიდის პროპორციულობა, როგორიცაა გრავიტაცია (ფორმულა ამას ადასტურებს) საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ ობიექტის წონა დინამომეტრით (ჩვეულებრივი საყოფაცხოვრებო ბიზნესის მსგავსი). გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ინსტრუმენტი აჩვენებს მხოლოდ ძალას, რადგან ადგილობრივი "g" მნიშვნელობა უნდა იყოს ცნობილი სხეულის ზუსტი წონის დასადგენად.

მოქმედებს თუ არა გრავიტაცია დედამიწის ცენტრიდან რომელიმე (როგორც ახლო, ისე შორს) მანძილზე? ნიუტონმა წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ის მოქმედებს სხეულზე დედამიწიდან საკმაო მანძილზეც კი, მაგრამ მისი მნიშვნელობა მცირდება საპირისპიროდ, ობიექტიდან დედამიწის ბირთვამდე მანძილის კვადრატთან ერთად.

გრავიტაცია მზის სისტემაში

არსებობს თუ არა განმარტება და ფორმულა სხვა პლანეტებთან დაკავშირებით ინარჩუნებს შესაბამისობას. მხოლოდ ერთი განსხვავებით "გ" მნიშვნელობით:

მთვარეზე = 1,62 ნ/კგ (დედამიწაზე ექვსჯერ ნაკლები);
ნეპტუნზე = 13,5 ნ/კგ (თითქმის ერთნახევარჯერ მეტი ვიდრე დედამიწაზე);
მარსზე = 3,73 ნ/კგ (ორნახევარჯერ ნაკლები ვიდრე ჩვენს პლანეტაზე);
სატურნზე = 10,44 ნ/კგ;
მერკურიზე = 3,7 ნ/კგ;
ვენერაზე = 8,8 ნ/კგ;
ურანზე = 9,8 ნ/კგ (პრაქტიკულად იგივეა რაც ჩვენი);
იუპიტერზე = 24 ნ/კგ (თითქმის ორნახევარჯერ მეტი).

ამ აბზაცში შეგახსენებთ სიმძიმის, ცენტრიდანული აჩქარებისა და სხეულის წონის შესახებ.

პლანეტის ყველა სხეულზე გავლენას ახდენს დედამიწის გრავიტაცია. ძალა, რომლითაც დედამიწა იზიდავს თითოეულ სხეულს, განისაზღვრება ფორმულით

გამოყენების წერტილი არის სხეულის სიმძიმის ცენტრში. გრავიტაცია ყოველთვის ვერტიკალურად ქვემოთ.

ძალას, რომლითაც სხეული იზიდავს დედამიწას დედამიწის გრავიტაციული ველის გავლენის ქვეშ, ეწოდება გრავიტაცია.უნივერსალური მიზიდულობის კანონის თანახმად, დედამიწის ზედაპირზე (ან ამ ზედაპირის მახლობლად) m მასის სხეულზე მოქმედებს მიზიდულობის ძალა.

F t \u003d GMm / R 2

სადაც M არის დედამიწის მასა; R არის დედამიწის რადიუსი.
თუ სხეულზე მოქმედებს მხოლოდ გრავიტაცია და ყველა სხვა ძალა ურთიერთდაბალანსებულია, სხეული თავისუფალ ვარდნაშია. ნიუტონის მეორე კანონისა და ფორმულის მიხედვით F t \u003d GMm / R 2 თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მოდული g გვხვდება ფორმულით

g=F t /m=GM/R 2 .

ფორმულიდან (2.29) გამომდინარეობს, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარება არ არის დამოკიდებული დაცემის სხეულის m მასაზე, ე.ი. დედამიწის მოცემულ ადგილას ყველა სხეულისთვის ეს იგივეა. ფორმულიდან (2.29) გამომდინარეობს, რომ Fт = მგ. ვექტორული სახით

F t \u003d მგ

§ 5-ში აღინიშნა, რომ რადგან დედამიწა არ არის სფერო, არამედ რევოლუციის ელიფსოიდი, მისი პოლარული რადიუსი ეკვატორულზე ნაკლებია. ფორმულიდან F t \u003d GMm / R 2 ჩანს, რომ ამ მიზეზით მიზიდულობის ძალა და მისგან გამოწვეული თავისუფალი ვარდნის აჩქარება უფრო დიდია პოლუსზე, ვიდრე ეკვატორზე.

მიზიდულობის ძალა მოქმედებს დედამიწის გრავიტაციულ ველში მყოფ ყველა სხეულზე, მაგრამ ყველა სხეული არ ეცემა დედამიწას. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მრავალი სხეულის მოძრაობას აფერხებს სხვა სხეულები, როგორიცაა საყრდენი, საკიდი ძაფები და ა.შ. სხეულებს, რომლებიც ზღუდავენ სხვა სხეულების მოძრაობას ე.წ. კავშირები.გრავიტაციის მოქმედებით ბმები დეფორმირდება და დეფორმირებული ბმის რეაქციის ძალა, ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით, აბალანსებს მიზიდულობის ძალას.

თავისუფალი ვარდნის აჩქარებაზე გავლენას ახდენს დედამიწის ბრუნვა. ეს გავლენა აიხსნება შემდეგნაირად. დედამიწის ზედაპირთან დაკავშირებული საცნობარო ჩარჩოები (გარდა დედამიწის პოლუსებთან დაკავშირებული ორისა) არ არის, მკაცრად რომ ვთქვათ, ინერციული ათვლის სისტემა - დედამიწა ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო და მასთან ერთად მოძრაობს წრეების გასწვრივ ცენტრიდანულით. აჩქარება და ასეთი მითითების ჩარჩოები. საცნობარო სისტემების ეს არაინერციულობა გამოიხატება, კერძოდ, იმაში, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მნიშვნელობა განსხვავებულია დედამიწის სხვადასხვა ადგილას და დამოკიდებულია იმ ადგილის გეოგრაფიულ განედზე, სადაც დაკავშირებულია საცნობარო ჩარჩო. დედამიწასთან მდებარეობს, რომლის მიმართაც განისაზღვრება გრავიტაციის აჩქარება.

სხვადასხვა განედებზე ჩატარებულმა გაზომვებმა აჩვენა, რომ გრავიტაციული აჩქარების რიცხვითი მნიშვნელობები ცოტათი განსხვავდება ერთმანეთისგან. ამიტომ, არც თუ ისე ზუსტი გამოთვლებით, შეიძლება უგულებელყოთ დედამიწის ზედაპირთან დაკავშირებული საცნობარო სისტემების არაინერციულობა, ისევე როგორც დედამიწის ფორმის განსხვავება სფერულისგან და ვივარაუდოთ, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარება ნებისმიერ ადგილას. დედამიწა იგივეა და უდრის 9,8 მ/წმ 2.

უნივერსალური მიზიდულობის კანონიდან გამომდინარეობს, რომ მიზიდულობის ძალა და მისგან გამოწვეული თავისუფალი ვარდნის აჩქარება მცირდება დედამიწიდან დაშორების ზრდასთან ერთად. დედამიწის ზედაპირიდან h სიმაღლეზე გრავიტაციული აჩქარების მოდული განისაზღვრება ფორმულით

g=GM/(R+h) 2.

დადგენილია, რომ დედამიწის ზედაპირიდან 300 კმ სიმაღლეზე თავისუფალი ვარდნის აჩქარება დედამიწის ზედაპირზე 1 მ/წმ2-ით ნაკლებია.
შესაბამისად, დედამიწის მახლობლად (რამდენიმე კილომეტრამდე სიმაღლეზე) მიზიდულობის ძალა პრაქტიკულად არ იცვლება და, შესაბამისად, დედამიწის მახლობლად სხეულების თავისუფალი დაცემა ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობაა.

Სხეულის წონა. უწონადობა და გადატვირთვა

ძალა, რომლის დროსაც დედამიწაზე მიზიდულობის გამო სხეული მოქმედებს მის საყრდენზე ან შეჩერებაზე, ე.წ. სხეულის წონა.გრავიტაციისგან განსხვავებით, რომელიც არის სხეულზე მიმართული გრავიტაციული ძალა, წონა არის ელასტიური ძალა, რომელიც გამოიყენება საყრდენზე ან შეჩერებაზე (ანუ კავშირზე).

დაკვირვებები აჩვენებს, რომ ზამბარის ბალანსზე განსაზღვრული P სხეულის წონა უდრის სხეულზე F t მოქმედი მიზიდულობის ძალას მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ წონასწორობა სხეულთან დედამიწასთან შედარებით ისვენებს ან მოძრაობს ერთნაირად და სწორხაზოვნად; Ამ შემთხვევაში

P \u003d F t \u003d მგ.

თუ სხეული მოძრაობს აჩქარებით, მაშინ მისი წონა დამოკიდებულია ამ აჩქარების მნიშვნელობაზე და მის მიმართულებაზე თავისუფალი დაცემის აჩქარების მიმართულებაზე.

როდესაც სხეული შეჩერებულია ზამბარის ბალანსზე, მასზე მოქმედებს ორი ძალა: მიზიდულობის ძალა F t =mg და ელასტიური ძალა F yp ზამბარის. თუ ამავდროულად სხეული მოძრაობს ვერტიკალურად ზემოთ ან ქვემოთ თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მიმართულების მიმართ, მაშინ F t და F yn ძალების ვექტორული ჯამი იძლევა შედეგს, რაც იწვევს სხეულის აჩქარებას, ე.ი.

F t + F პაკეტი \u003d ma.

„წონის“ ცნების ზემოაღნიშნული განმარტების მიხედვით შეგვიძლია დავწეროთ, რომ P=-F yp. ფორმულიდან: F t + F პაკეტი \u003d ma. იმის გათვალისწინებით, რომ ფთ =მგ, აქედან გამომდინარეობს, რომ mg-ma=-F yp . ამიტომ, P \u003d m (g-a).

ძალები F t და F yn მიმართულია ერთი ვერტიკალური სწორი ხაზის გასწვრივ. მაშასადამე, თუ სხეულის a აჩქარება მიმართულია ქვევით (ანუ ემთხვევა მიმართულებით g თავისუფალი ვარდნის აჩქარებას), მაშინ მოდული

P=m(g-a)

თუ სხეულის აჩქარება მიმართულია ზემოთ (ანუ თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მიმართულების საწინააღმდეგოდ), მაშინ

P \u003d m \u003d m (g + a).

შესაბამისად, სხეულის წონა, რომლის აჩქარება ემთხვევა თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მიმართულებას, ნაკლებია მოსვენებულ მდგომარეობაში სხეულის წონაზე, ხოლო სხეულის წონა, რომლის აჩქარება საპირისპიროა თავისუფალი ვარდნის აჩქარების მიმართულების მიმართ, მეტია, ვიდრე სხეულის წონა მოსვენებულ მდგომარეობაში. მისი დაჩქარებული მოძრაობით გამოწვეული სხეულის წონის მატებას ე.წ გადატვირთვა.

თავისუფალ ვარდნაში a=g. ფორმულიდან: P=m(g-a)

აქედან გამომდინარეობს, რომ ამ შემთხვევაში P=0, ანუ წონა არ არის. მაშასადამე, თუ სხეულები მოძრაობენ მხოლოდ გრავიტაციის გავლენის ქვეშ (ანუ თავისუფლად ეცემა), ისინი მდგომარეობაში არიან უწონადობა. ამ მდგომარეობის დამახასიათებელი თვისებაა თავისუფლად ჩამოვარდნილ სხეულებში დეფორმაციებისა და შინაგანი სტრესების არარსებობა, რაც მოსვენებულ სხეულებში გამოწვეულია გრავიტაციით. სხეულების უწონობის მიზეზი არის ის, რომ მიზიდულობის ძალა თავისუფლად ჩამოვარდნილ სხეულს და მის საყრდენს (ან შეჩერებას) ერთსა და იმავე აჩქარებებს ანიჭებს.

ფიზიკის გაკვეთილი ვერ გავიგე და არ ვიცი როგორ განვსაზღვრო მიზიდულობის ძალა!

უპასუხე

გრავიტაცია არის მასის მქონე სხეულების თვისება, მიიზიდონ ერთმანეთი.სხეულები, რომლებსაც აქვთ მასა, ყოველთვის იზიდავენ ერთმანეთს. ძალიან დიდი მასის მქონე სხეულების მიზიდულობა ასტრონომიული მასშტაბით ქმნის მნიშვნელოვან ძალებს, რის გამოც სამყარო ისეთია, როგორიც ჩვენ ვიცით.

მიზიდულობის ძალა არის დედამიწის მიზიდულობის მიზეზი, რის შედეგადაც მასზე საგნები ეცემა. მიზიდულობის ძალის გამო მთვარე ბრუნავს დედამიწის გარშემო, დედამიწა და სხვა პლანეტები მზის გარშემო, ხოლო მზის სისტემა გალაქტიკის ცენტრის გარშემო.

ფიზიკაში გრავიტაცია არის ძალა, რომლითაც სხეული მოქმედებს საყრდენზე ან ვერტიკალურ საკიდზე. ეს ძალა ყოველთვის მიმართულია ვერტიკალურად ქვევით.

F არის ძალა, რომლითაც სხეული მოქმედებს. იგი იზომება ნიუტონებში (N).
m არის სხეულის მასა (წონა). იზომება კილოგრამებში (კგ)
g არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება. იგი იზომება ნიუტონებში, გაყოფილი კილოგრამზე (N/kg). მისი ღირებულება მუდმივია და საშუალოდ დედამიწის ზედაპირზე არის 9,8 ნ/კგ.

როგორ განვსაზღვროთ მიზიდულობის ძალა?

მაგალითი:

მოდით ჩემოდნის მასა იყოს 15 კგ, შემდეგ ჩემოდნის მიზიდულობის ძალის საპოვნელად დედამიწაზე ვიყენებთ ფორმულას:

F \u003d m * g \u003d 15 * 9.8 \u003d 147 N.

ანუ ჩემოდნის მიზიდულობის ძალა არის 147 ნიუტონი.

პლანეტა დედამიწისთვის g-ის მნიშვნელობა არ არის იგივე - ეკვატორზე არის 9,83 ნ/კგ, ხოლო პოლუსებზე 9,78 ნ/კგ. ამიტომ, ისინი იღებენ საშუალო მნიშვნელობას, რომელიც ჩვენ გამოვიყენეთ გაანგარიშებისთვის. პლანეტის სხვადასხვა რეგიონის ზუსტი მნიშვნელობები გამოიყენება საჰაერო კოსმოსურ ინდუსტრიაში და მათ ასევე აქცევენ ყურადღებას სპორტში, როდესაც სპორტსმენები ვარჯიშობენ სხვა ქვეყნებში შეჯიბრებისთვის.

ისტორიული შენიშვნა: პირველად მან გამოთვალა g და გამოიტანა გრავიტაციის ფორმულა, უფრო სწორად, ძალის ფორმულა, რომლითაც სხეული მოქმედებს სხვა სხეულებზე, ცნობილმა ინგლისელმა ფიზიკოსმა ისააკ ნიუტონმა 1687 წელს. მის პატივსაცემად დასახელებულია ძალის საზომი ერთეული. არსებობს ლეგენდა, რომ ნიუტონმა გრავიტაციის საკითხის გამოკვლევა მას შემდეგ დაიწყო, რაც თავზე ვაშლი დაეცა.

გრავიტაცია არის ის რაოდენობა, რომლითაც სხეული იზიდავს დედამიწას მისი მიზიდულობის გავლენის ქვეშ. ეს მაჩვენებელი პირდაპირ დამოკიდებულია ადამიანის წონაზე ან საგნის მასაზე. რაც მეტი წონაა, მით უფრო მაღალია. ამ სტატიაში ჩვენ აგიხსნით, თუ როგორ უნდა ვიპოვოთ მიზიდულობის ძალა.

სკოლის ფიზიკის კურსიდან: მიზიდულობის ძალა პირდაპირპროპორციულია სხეულის წონისა. თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ მნიშვნელობა F \u003d m * g ფორმულის გამოყენებით, სადაც g არის კოეფიციენტი ტოლი 9.8 მ / წმ 2. შესაბამისად 100 კგ წონით ადამიანისთვის მიზიდულობის ძალა არის 980. აღსანიშნავია, რომ პრაქტიკაში ყველაფერი ცოტა განსხვავებულია და გრავიტაციაზე ბევრი ფაქტორი მოქმედებს.

გრავიტაციაზე მოქმედი ფაქტორები:

მანძილი მიწიდან;
სხეულის გეოგრაფიული მდებარეობა;
დღის დრო.

გახსოვდეთ, რომ ჩრდილოეთ პოლუსზე მუდმივი g არის არა 9,8, არამედ 9,83. ეს შესაძლებელია დედამიწაზე მინერალური საბადოების არსებობის გამო, რომლებსაც აქვთ მაგნიტური თვისებები. კოეფიციენტი ოდნავ იზრდება რკინის მადნის საბადოების ადგილებში. ეკვატორზე კოეფიციენტი არის 9,78. თუ სხეული არ არის მიწაზე ან მოძრაობაში, მაშინ მიზიდულობის ძალის დასადგენად აუცილებელია ობიექტის აჩქარების ცოდნა. ამისათვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ სპეციალური მოწყობილობები - წამზომი, სიჩქარის ან აქსელერომეტრი. აჩქარების გამოსათვლელად, განსაზღვრეთ ობიექტის საბოლოო და საწყისი სიჩქარე. გამოაკლეთ საწყისი სიჩქარე საბოლოო მნიშვნელობას და გაყავით მიღებული სხვაობა იმ დროზე, რაც ობიექტს დასჭირდა მანძილის გასავლელად. თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ აჩქარება ობიექტის გადაადგილებით. ამისათვის თქვენ უნდა გადაიტანოთ სხეული დასვენებისგან. ახლა გავამრავლოთ მანძილი ორზე. მიღებული მნიშვნელობა გაყავით დროის კვადრატზე. აჩქარების გამოთვლის ეს მეთოდი შესაფერისია, თუ სხეული თავდაპირველად ისვენებს. თუ არის სპიდომეტრი, მაშინ აჩქარების დასადგენად აუცილებელია სხეულის საწყისი და საბოლოო სიჩქარის კვადრატი. იპოვნეთ განსხვავება საბოლოო და საწყისი სიჩქარის კვადრატებს შორის. შედეგი გაყავით 2-ზე გამრავლებულ დროზე. თუ სხეული წრეში მოძრაობს, მაშინ მას აქვს თავისი აჩქარება, თუნდაც მუდმივი სიჩქარით. აჩქარების საპოვნელად, სხეულის სიჩქარის კვადრატში გაყოფა წრის რადიუსზე, რომლის გასწვრივაც ის მოძრაობს. რადიუსი უნდა იყოს მითითებული მეტრებში.

გამოიყენეთ აქსელერომეტრი მყისიერი აჩქარების დასადგენად. თუ თქვენ მიიღებთ აჩქარების უარყოფით მნიშვნელობას, ეს ნიშნავს, რომ ობიექტი ანელებს, ანუ მისი სიჩქარე მცირდება. შესაბამისად, დადებითი მნიშვნელობით, ობიექტი აჩქარებს და მისი სიჩქარე იზრდება. დაიმახსოვრეთ, 9.8 კოეფიციენტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ გრავიტაცია განისაზღვრება ადგილზე მდებარე ობიექტისთვის. თუ სხეული დამონტაჟებულია საყრდენზე, მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული საყრდენის წინააღმდეგობა. ეს მნიშვნელობა დამოკიდებულია მასალაზე, საიდანაც მზადდება მხარდაჭერა.

თუ სხეული არ არის გადაწეული ჰორიზონტალური მიმართულებით, მაშინ ღირს იმის გათვალისწინება, თუ რა კუთხით იხრება ობიექტი ჰორიზონტიდან. შედეგად, ფორმულა ასე გამოიყურება: F=m*g – Fthrust*sin. გრავიტაციის ძალა იზომება ნიუტონებში. გამოთვლებისთვის გამოიყენეთ მ/წმ-ში გაზომილი სიჩქარე. ამისთვის სიჩქარე კმ/სთ-ში გაყავით 3,6-ზე.

შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა: