ANG PAGBILIS NG GRAVITY: KUNG ANO ITO, KUNG PAANO SUKATIN ITO AT MAGSANAY - PISIKAL - 2025

Ang pagpabilis ng gravity o gravitational acceleration ay tinukoy bilang ang intensity ng gravitational field ng Earth. Iyon ay, ang puwersa na inilalapat sa anumang bagay, bawat yunit ng masa.

Ito ay ipinapahiwatig ng pamilyar na titik na g at ang tinatayang halaga nito sa paligid ng ibabaw ng lupa ay 9.8 m / s ² . Ang halagang ito ay maaaring magkakaiba nang bahagya sa latograpikong latitude at may taas din na may paggalang sa antas ng dagat.

Astronaut sa spacewalk sa ibabaw ng Earth. Pinagmulan: Pixabay

Ang pagbilis ng grabidad, bilang karagdagan sa pagkakaroon ng nabanggit na magnitude, ay may direksyon at kahulugan. Sa bisa, ito ay itinuro nang patayo patungo sa gitna ng mundo.

Gravitational field ng Earth. Pinagmulan: Pinagmulan: Sjlegg

Ang larangan ng gravitational ng Earth ay maaaring kinakatawan bilang isang hanay ng mga linya ng radial na tumuturo patungo sa gitna, tulad ng ipinakita sa nakaraang pigura.

Ano ang pagbilis ng grabidad?

Ang halaga ng pagpabilis ng gravity sa Earth o sa anumang iba pang planeta ay katumbas ng tindi ng larangan ng gravitational na gawa nito, na hindi nakasalalay sa mga bagay na nasa paligid nito, ngunit sa sarili nitong masa at radius nito.

Ang pagbilis ng grabidad ay madalas na tinukoy bilang ang pagpabilis na naranasan ng anumang bagay sa libreng pagkahulog sa paligid ng ibabaw ng lupa.

Sa pagsasanay ito ang halos palaging nangyayari, tulad ng makikita natin sa mga sumusunod na seksyon, kung saan gagamitin ang Batas ng Universal Gravitation ng Newton.

Sinasabing natuklasan ni Newton ang sikat na batas na ito habang nagmumuni-muni sa mga bumabagsak na katawan sa ilalim ng isang puno. Nang maramdaman niya ang pagtama ng mansanas sa kanyang ulo, alam niya kaagad na ang lakas na gumagawa ng mansanas na bumagsak ay pareho na nagiging sanhi ng Buwan na mag-orbit ng Lupa.

Ang Batas ng Universal Gravitation

Kung ang alamat ng mansanas ay totoo o hindi, napagtanto ni Newton na ang kadakilaan ng puwersa ng gravitational na pang-akit sa pagitan ng anumang dalawang bagay, halimbawa sa pagitan ng Earth at Buwan, o ang Earth at mansanas, ay dapat na nakasalalay sa kanilang masa. :

Mga katangian ng puwersa ng gravitational

Ang puwersa ng gravitational ay palaging kaakit-akit; iyon ay, ang dalawang katawan na nakakaapekto sa bawat isa. Ang kabaligtaran ay hindi posible, dahil ang mga orbit ng mga kalangitan ng katawan ay sarado o bukas (kometa, halimbawa) at ang isang mapang-akit na puwersa ay hindi makagawa ng isang saradong orbit. Kaya't ang masa ay palaging nakakaakit ng bawat isa, kahit anong mangyari.

Ang isang medyo mahusay na pagtatantya sa totoong hugis ng Daigdig (m ₁ ) at Buwan o mansanas (m ₂ ) ay upang ipalagay na ang mga ito ay spherical sa hugis. Ang sumusunod na pigura ay isang representasyon ng hindi pangkaraniwang bagay na ito.

Ang Batas ng Universal Gravitation ng Newton. Pinagmulan: Ako, si Dennis Nilsson

Narito kapwa ang puwersa na isinagawa ng m ₁ sa m ₂ at ang puwersa na ipinagkaloob ng m ₂ sa m _{1 ay kinakatawan} , pareho ng pantay na kadakilaan at nakadirekta kasama ang linya na sumali sa mga sentro. Hindi nila kinansela, dahil inilalapat ang mga ito sa iba't ibang mga bagay.

Sa lahat ng mga sumusunod na seksyon ay ipinapalagay na ang mga bagay ay homogenous at spherical, samakatuwid ang kanilang sentro ng gravity ay nag-tutugma sa kanilang geometric center. Ang buong masa na puro doon ay maaaring ipagpalagay.

Paano sinusukat ang gravity sa iba't ibang mga planeta?

Ang gravity ay maaaring masukat sa isang gravimeter, isang aparato na ginamit upang masukat ang gravity na ginamit sa geofysical gravimetric survey. Sa kasalukuyan sila ay mas sopistikado kaysa sa mga orihinal, ngunit sa simula sila ay batay sa pendulum.

Ang pendulum ay binubuo ng isang manipis, magaan at hindi masusukat na lubid ng haba L. Ang isa sa mga dulo nito ay naayos sa isang suporta at isang masa m ay nakabitin mula sa iba pa.

Kapag ang sistema ay nasa balanse, ang masa ay nag-hang patayo, ngunit kapag nahihiwalay ito, nagsisimula itong mag-oscillate sa pagsasagawa ng isang pabalik-balik na kilusan. Ang gravity ay responsable para dito. Para sa lahat ng sumusunod, may bisa na isipin na ang gravity ay ang tanging puwersa na kumikilos sa pendulum.

Ang panahon T ng oscillation ng pendulum para sa maliit na mga oscillations ay ibinibigay ng mga sumusunod na equation:

Eksperimento upang matukoy ang halaga ng

materyales

- 1 metal na bola.

- Ang lubid ng maraming magkakaibang haba, hindi bababa sa 5.

- Pagsukat ng tape.

- Transporter.

- Stopwatch.

- Isang suporta upang ayusin ang pendulum.

- Graph paper o computer program na may spreadsheet.

Proseso

1. Pumili ng isa sa mga string at tipunin ang palawit. Sukatin ang haba ng string + ang radius ng globo. Ito ang magiging haba ng L.
2. Alisin ang pendulum mula sa posisyon ng balanse tungkol sa 5 degree (sukatin ito ng protractor) at hayaang mag-swing ito.
3. Sabay-sabay na simulan ang segundometro at sukatin ang oras ng 10 mga oscillations. Isulat ang resulta.
4. Ulitin ang pamamaraan sa itaas para sa iba pang mga haba.
5. Hanapin ang oras ng T na kinakailangan para mag-swing ang palawit (paghahati sa bawat isa sa mga resulta sa itaas sa 10).
6. Parisukat ang bawat halaga na nakuha, pagkuha ng T ²
7. Sa grapikong papel, lagyan ng balangkas ang bawat halaga ng T ² sa vertical axis, laban sa kani-kanilang halaga ng L sa pahalang na axis. Maging pare-pareho sa mga yunit at huwag kalimutan na isaalang-alang ang maling aksyon ng mga instrumento na ginamit: panukalang tape at segundometro.
8. Gumuhit ng pinakamahusay na linya na umaangkop sa mga naka-plot na puntos.
9. Hanapin ang slope m ng linyang ito gamit ang dalawang puntos na kabilang dito (hindi kinakailangang mga pang-eksperimentong puntos). Idagdag ang eksperimentong error.
10. Ang mga hakbang sa itaas ay maaaring maisagawa gamit ang isang spreadsheet at ang pagpipilian upang magtayo at magkasya sa isang tuwid na linya.
11. Mula sa halaga ng dalisdis upang i-clear ang halaga ng g sa kani-kanilang mga hindi tiyak na eksperimento sa eksperimento.

Pamantayang halaga ng

Ang karaniwang halaga ng gravity sa Earth ay: 9.81 m / s ² , sa 45º hilagang latitude at sa antas ng dagat. Dahil ang Earth ay hindi isang perpektong globo, ang mga halaga ng g ay magkakaiba nang kaunti, na mas mataas sa mga poste at mas mababa sa ekwador.

Ang mga nais malaman ang halaga sa kanilang lokalidad ay maaaring mahanap ito na-update sa website ng German Metrology Institute PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt), sa seksyon ng Gravity Information System (GIS).

Gravity sa buwan

Ang larangan ng gravitational ng Buwan ay natutukoy sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga signal ng radyo mula sa mga probes ng espasyo na naglalakad sa satellite. Ang halaga nito sa lunar na ibabaw ay 1.62 m / s ²

Gravity sa mars

Ang halaga ng g _P para sa isang planeta ay nakasalalay sa mass M nito at ang radius R na sumusunod:

Kaya:

Para sa planeta Mars, magagamit ang sumusunod na data:

M = 6.4185 x 10 ²³ kg

R = 3390 km

G = 6.67 x 10 ^-11 Nm ² / kg ²

Sa mga datos na ito, alam natin na ang grabidad ng Mars ay 3.71 m / s ² . Naturally, ang parehong equation ay maaaring mailapat sa data ng Buwan o anumang iba pang planeta at sa gayon ay tinantya ang halaga ng grabidad nito.

Malutas ang ehersisyo: ang bumabagsak na mansanas

Ipagpalagay na ang parehong Earth at isang mansanas ay pabilog sa hugis. Ang misa ng Earth ay M = 5.98 x 10 ²⁴ kg at ang radius nito ay R = 6.37 x 10 ⁶ m. Ang masa ng mansanas ay m = 0.10 kg. Ipagpalagay na walang ibang puwersa maliban sa grabidad. Mula sa Batas ng Universal Gravitation ng Newton hahanapin:

a) Ang puwersa ng gravitational na inilalabas ng Earth sa mansanas.

b) Ang pagpabilis na naranasan ng mansanas kapag ito ay inilabas mula sa isang tiyak na taas, ayon sa Pangalawang Batas ni Newton.

Solusyon

a) Ang mansanas (parang spherical, tulad ng Earth) ay may napakaliit na radius kumpara sa radius ng Daigdig at nalubog sa larangan ng gravitational. Ang sumusunod na pigura ay malinaw na hindi masukat, ngunit mayroong isang diagram ng gravitational field g, at ang puwersa F na ipinataw ng lupa sa mansanas:

Scheme na nagpapakita ng pagbagsak ng mansanas sa paligid ng Earth. Parehong laki ng mansanas at ang taas ng taglagas ay bale-wala. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Sa pamamagitan ng paglalapat ng Batas ng Universal Gravitation ng Newton, ang distansya sa pagitan ng mga sentro ay maaaring isaalang-alang na halos pareho ang halaga ng radius ng Earth (ang taas mula sa kung saan bumagsak ang mansanas ay napapabayaan din kumpara sa radius ng Earth). Kaya:

b) Ayon sa Pangalawang Batas ni Newton, ang kadakilaan ng puwersa na ipinataw sa mansanas ay:

F = ma = mg

Kaninong halaga ay 0.983 N, ayon sa naunang pagkalkula. Ang pagkakapareho ng parehong mga halaga at pagkatapos ay paglutas para sa kadakilaan ng pabilis na nakuha namin:

mg = 0.983 N

g = 0.983 N / 0.10 kg = 9.83 m / s ²

Ito ay isang napakahusay na pagtatantya sa pamantayang halaga ng grabidad.

Mga Sanggunian

1. Giancoli, D. (2006). Pisika: Mga Prinsipyo na may aplikasyon. Ika-anim na Edisyon. Prentice Hall. 118-122.
2. Hewitt, Paul. (2012). Konsepto na Pang-agham na Agham. Ikalimang Edisyon. Pearson. 91-94.
3. Rex, A. (2011). Mga Batayan ng Pisika. Pearson. 213-221.