Percepatan graviti Apa itu, bagaimana ia diukur dan latihan

The Pecutan graviti o Percepatan graviti ditakrifkan sebagai keamatan medan graviti tanah. Iaitu kekuatan yang dikenakan ke atas objek, per unit jisim.

Ia dilambangkan dengan huruf G yang sudah biasa dan nilai anggarannya di sekitar permukaan bumi adalah 9.8 m/s². Nilai ini mungkin mengalami variasi kecil dengan latitud geografi dan juga dengan ketinggian berkenaan dengan paras laut.

Angkasawan di Angkasa Paseo di permukaan bumi. Sumber: Pixabay

Percepatan graviti, selain mempunyai magnitud yang disebutkan, mempunyai arah dan makna. Sesungguhnya, ia diarahkan secara menegak ke arah pusat bumi.

Medan graviti bumi. Sumber: Sumber: SJLEGG [Domain Awam]

Bidang graviti bumi dapat diwakili sebagai satu set garis radial yang menunjuk ke pusat, seperti yang dapat dilihat pada angka sebelumnya.

[TOC]

Apakah pecutan graviti?

Nilai pecutan graviti di bumi atau di mana -mana planet lain bersamaan dengan keamatan medan graviti yang dihasilkannya, yang tidak bergantung pada objek yang ada di sekelilingnya, tetapi hanya pada jisimnya sendiri dan jejarinya.

Selalunya pecutan graviti sering ditakrifkan sebagai pecutan yang dialami oleh mana -mana objek yang jatuh bebas di sekitar permukaan bumi.

Dalam amalan ini adalah apa yang hampir selalu berlaku, seperti yang akan kita lihat di bahagian berikut, di mana undang -undang graviti sejagat Newton akan digunakan.

Dikatakan bahawa Newton menemui undang -undang yang terkenal ini sambil bermeditasi pada kejatuhan mayat di bawah pokok. Ketika merasakan pukulan epal di kepalanya, dia segera mengetahui bahawa kekuatan yang membuat Apple Fall adalah sama yang menjadikan Bulan Orbite di sekitar Bumi.

Undang -undang Gravitasi Sejagat

Sesuatu atau tidak legenda Apple, Newton menyedari bahawa magnitud daya tarikan graviti antara mana -mana dua objek, contohnya antara bumi dan bulan, atau bumi dan epal, harus bergantung pada massa ini:

Di mana m₁ Ia boleh menjadi jisim bumi dan m_2, Jisim bulan atau epal. Jisim yang lebih besar, tarikan yang lebih besar wujud di antara badan. Tetapi pada jarak yang lebih jauh, kurang berkuat kuasa, kerana ini mestilah berkadar songsang dengan segi empat jarak r yang memisahkan mereka:

Boleh melayani anda: kejutan elastik: dalam dimensi, kes khas, latihan

Ini benar tanpa mengira betapa besar atau kecil adalah orang ramai yang dipersoalkan. Dengan menggabungkan fakta -fakta ini, daya graviti akan kekal dengan cara ini:

Sebilangan besar berkadar diperlukan untuk menyediakan undang -undang empirikal ini. Newton mengira g tetap, supaya formula menerangkan dengan semua ketepatan pergerakan badan -badan langit pada skala sistem suria dan seterusnya:

Di mana g = 6.67 x 10^-sebelas N.m²/kg²

Ciri -ciri daya graviti

Daya graviti sentiasa menarik; iaitu, kedua -dua mayat yang mempengaruhnya tertarik antara satu sama lain. Sebaliknya tidak mungkin, kerana orbit badan langit ditutup atau terbuka (komet, contohnya) dan daya penolakan tidak dapat menghasilkan orbit tertutup. Kemudian orang ramai selalu menarik, apa sahaja yang berlaku.

Pendekatan yang cukup baik untuk bentuk sebenar bumi (m₁) Dan bulan atau epal (m₂) adalah untuk mengandaikan bahawa mereka mempunyai bentuk sfera. Angka berikut adalah perwakilan fenomena ini.

Undang -undang Gravitasi Sejagat Newton. Sumber: i, Dennis Nilsson [CC oleh 3.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)]

Berikut adalah kedua -dua kekuatan yang dikenakan m₁ Mengenai m₂, Seperti yang menjalankan m₂ Mengenai m₁, Kedua -dua magnitud yang sama dan diarahkan sepanjang garis yang bergabung dengan pusat. Mereka tidak dibatalkan, kerana ia digunakan untuk objek yang berbeza.

Dalam semua bahagian berikut, diandaikan bahawa objek adalah homogen dan sfera, oleh itu pusat graviti bertepatan dengan pusat geometrinya. Semua jisim pekat boleh diandaikan di sana.

Bagaimana graviti diukur di planet yang berbeza?

Graviti dapat diukur dengan liemeter, radas yang berfungsi untuk membuat kesungguhan diukur dalam tinjauan gravimetrik geofizik. Mereka kini jauh lebih canggih daripada asal, tetapi pada mulanya mereka berdasarkan pendulum.

Pendulum terdiri daripada tali panjang yang nipis, ringan dan tidak dapat dipertahankan l. Salah satu hujungnya ditetapkan untuk satu sokongan dan yang lain menggantung ms m.

Apabila sistem berada dalam keseimbangan, doh itu hang secara menegak, tetapi apabila ia dipisahkan daripadanya, ia mula berayun menjalankan pergerakan ayunan. Graviti bertanggungjawab untuknya. Untuk semua yang berikut, adalah sah untuk menganggap bahawa graviti adalah satu -satunya daya yang bertindak pada pendulum.

Boleh melayani anda: belon aerostatik: sejarah, ciri, bahagian, bagaimana ia berfungsi

Tempoh ayunan pendulum untuk ayunan kecil, diberikan oleh persamaan berikut:

Daya t tidak bergantung pada jisim, tetapi pada panjang l dan nilai g. Persegi kedua -dua ahli persamaan adalah:

Hubungan antara T² dan L Ia linear: garis borang y = a.x, di mana nilai ke, Cerun garis adalah tepat (4π²/g).

Percubaan untuk menentukan nilai g

Bahan

- 1 sferit logam.

- Tali beberapa panjang yang berbeza, sekurang -kurangnya 5.

- Pita pengukur.

- Penghantar.

- Chronometer.

- Sokongan untuk menetapkan pendulum.

- Kertas milimeter atau program komputer dengan spreadsheet.

Prosedur

1. Pilih salah satu rentetan dan pasangkan pendulum. Ukur panjang tali + jejari sfera. Ini akan menjadi panjang l.
2. Keluarkan pendulum dari kedudukan keseimbangan kira -kira 5 darjah (id dengan pengangkut) dan biarkan ia berayun.
3. Pada masa yang sama memulakan jam randik dan mengukur masa 10 ayunan. Tulis hasilnya.
4. Ulangi prosedur sebelumnya untuk jangka masa yang lain.
5. Cari masa yang mengambil pendulum untuk melaksanakan ayunan (membahagikan setiap keputusan sebelumnya sebanyak 10).
6. Persegi setiap nilai yang diperoleh, memperoleh t²
7. Dalam kertas milimeter, graf setiap nilai t² Pada paksi menegak, terhadap nilai l masing -masing pada paksi mendatar. Selaras dengan unit dan jangan lupa untuk mengambil kira kesalahan penghargaan instrumen yang digunakan: pita metrik dan jam randik.
8. Lukis garis terbaik yang sesuai dengan titik grafik.
9. Cari cerun m garis ini menggunakan dua mata yang dimiliki olehnya (tidak semestinya mata eksperimen). Tambahkan ralat eksperimen.
10. Langkah -langkah di atas boleh dijalankan dengan spreadsheet dan pilihan untuk membina dan menyesuaikan garis lurus.
11. Dari nilai cerun ke membersihkan nilai g Dengan ketidakpastian eksperimen masing -masing.

Nilai standard g Di bumi, di bulan dan di mars

Nilai graviti standard di bumi adalah: 9.81 m/s², di 45 latitud utara dan di paras laut. Oleh kerana bumi bukanlah sfera yang sempurna, nilai -nilai g Mereka bervariasi sedikit, lebih besar di kutub dan kanak -kanak di Ecuador.

Mereka yang ingin mengetahui nilai di tempat mereka dapat ditemui di laman web Institut Metrologi Jerman PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt), di bahagian Sistem Maklumat Graviti (Kapur).

Ia boleh melayani anda: vektor pengarah: persamaan lurus, latihan yang diselesaikan

Graviti di bulan

Bidang graviti bulan telah ditentukan dengan analisis isyarat radio probe ruang yang mengorbit satelit. Nilainya di permukaan bulan adalah 1.62 m/s²

Keparahan di Marikh

Nilai g_P Untuk planet ia bergantung pada jisimnya dan jejari seperti berikut:

Oleh itu:

Untuk planet Mars, data berikut boleh didapati:

M = 6,4185 x 10²³ kg

R = 3390 km

G = 6.67 x 10^-sebelas N.m²/kg²

Dengan data ini, kita tahu bahawa keterukan Marikh adalah 3.71 m/s². Sememangnya, persamaan yang sama boleh digunakan pada data bulan atau mana -mana planet lain dan dengan itu menganggarkan nilai keterukannya.

Latihan yang diselesaikan: epal yang jatuh

Katakan bahawa kedua -dua bumi dan epal mempunyai bentuk sfera. Jisim bumi adalah m = 5.98 x 10²⁴ kg dan jejarinya adalah r = 6.37 x 10⁶  m. Jisim epal adalah m = 0.10 kg. Katakan bahawa tidak ada kekuatan lain kecuali graviti. Dari Undang -undang Gravitasi Universal Newton:

a) Daya graviti yang dikenakan ke atas epal.

b) Percepatan yang dialami oleh epal ketika melepaskannya dari ketinggian tertentu, menurut undang -undang kedua Newton.

Penyelesaian

a) epal (sfera yang sepatutnya, sama seperti bumi) mempunyai radius yang sangat kecil berbanding dengan radius daratan dan direndam dalam medan graviti. Angka berikut tidak jelas, tetapi ada skema medan graviti g, dan strengh F dilaksanakan oleh bumi di epal:

Skim yang menunjukkan kejatuhan epal di sekitar bumi. Kedua -dua saiz epal dan ketinggian kejatuhan adalah hina. Sumber: Diri Diri.

Apabila memohon undang -undang graviti sejagat Newton, jarak antara pusat boleh dianggap kira -kira nilai yang sama dengan jejari bumi (ketinggian yang mana Apple Falls juga boleh diabaikan berbanding dengan jejari daratan). Oleh itu:

b) Menurut undang -undang kedua Newton, magnitud daya yang dikenakan pada epal adalah:

F = ma = mg

Nilai yang 0.983 N, mengikut pengiraan sebelumnya. Menyamakan kedua -dua nilai dan kemudian membersihkan magnitud pecutan diperolehi:

mg = 0.983 n

G = 0.983 n/0.10 kg = 9.83 m/s²

Ini adalah pendekatan yang sangat baik untuk nilai graviti standard.

Rujukan

1. Giancoli, d. (2006). Fizik: Prinsip dengan aplikasi. Edisi keenam. Prentice Hall. 118-122.
2. Hewitt, Paul. (2012). Sains Fizikal Konsep. Edisi Kelima. Pearson. 91 - 94.
3. Rex, a. (2011). Asas Fizik. Pearson. 213-221.