Lực hấp dẫn là một trong những lực cơ bản của vật lý. Khía cạnh quan trọng nhất của lực hấp dẫn là nó có tính phổ quát: tất cả các vật thể đều có lực hấp dẫn hút các vật thể khác về phía chúng. Lực hấp dẫn tác dụng lên bất kỳ vật nào phụ thuộc vào khối lượng của cả hai vật và khoảng cách giữa chúng.
Các bước
Phần 1/2: Tính Lực hấp dẫn giữa hai vật thể
Bước 1. Xác định phương trình của trọng lực hút một vật, Fống đồng = (Gm1NS2)/NS2.
Để tính đúng lực hấp dẫn lên một vật, phương trình này tính đến khối lượng của cả hai vật và cách các vật cách xa nhau. Các biến được định nghĩa bên dưới.
- NSống đồng là lực do trọng lực
- G là hằng số vạn vật hấp dẫn 6,673 x 10-11 Nm2/Kilôgam2
- NS1 là khối lượng của vật thể đầu tiên
- NS2 là khối lượng của vật thứ hai
- d là khoảng cách giữa các trọng tâm của hai vật
- Đôi khi bạn sẽ thấy chữ r thay vì chữ d. Cả hai biểu tượng đều thể hiện khoảng cách giữa hai đối tượng.
Bước 2. Sử dụng các đơn vị đo lường thích hợp
Đối với phương trình cụ thể này, bạn phải sử dụng đơn vị hệ mét. Khối lượng của các vật cần tính bằng kilôgam (kg) và khoảng cách cần tính bằng mét (m). Bạn phải chuyển đổi sang các đơn vị này trước khi tiếp tục tính toán.
Bước 3. Xác định khối lượng của vật thể đang xét
Đối với những vật nhỏ hơn, bạn có thể cân chúng trên cân hoặc cân để xác định trọng lượng của chúng theo đơn vị gam. Đối với các vật thể lớn hơn, bạn sẽ phải tra cứu khối lượng gần đúng trong bảng hoặc trực tuyến. Trong các bài toán vật lý, khối lượng của vật thể nói chung sẽ được cung cấp cho bạn.
Bước 4. Đo khoảng cách giữa hai đối tượng
Nếu bạn đang cố gắng tính lực hấp dẫn giữa một vật và trái đất, bạn cần xác định vật đó cách tâm trái đất bao xa.
- Khoảng cách từ bề mặt trái đất đến tâm là khoảng 6,38 x 106 NS.
- Bạn có thể tìm thấy các bảng và các tài nguyên khác trực tuyến sẽ cung cấp cho bạn khoảng cách gần đúng của tâm trái đất đến các vật thể ở các độ cao khác nhau trên bề mặt.
Bước 5. Giải phương trình
Khi bạn đã xác định các biến của phương trình, bạn có thể cắm chúng vào và giải. Đảm bảo rằng tất cả các đơn vị của bạn đều theo hệ mét và đúng tỷ lệ. Khối lượng tính bằng kg và khoảng cách tính bằng mét. Giải phương trình bằng cách sử dụng thứ tự các phép toán thích hợp.
- Ví dụ: Xác định lực hút của một người nặng 68 kg trên bề mặt trái đất. Khối lượng của trái đất là 5,98 x 1024 Kilôgam.
- Đảm bảo rằng tất cả các biến của bạn có đơn vị thích hợp. NS1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/Kilôgam2và d = 6,38 x 106 NS
- Viết phương trình của bạn: Fống đồng = (Gm1NS2)/NS2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)] / (6,38 x 106)2
- Nhân khối lượng của hai vật với nhau. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Nhân tích của m1 và M2 bằng hằng số hấp dẫn G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Bình phương khoảng cách giữa hai vật. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Chia tích của G x m1 x m2 bình phương khoảng cách để tìm lực hấp dẫn tính bằng Newton (N). 2,708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- Công của trọng lực là 665 N.
Phần 2/2: Tính Lực hấp dẫn trên Trái đất
Bước 1. Hiểu định luật chuyển động thứ hai của Newton, F = ma
Định luật chuyển động thứ hai của Newton phát biểu rằng bất kỳ vật thể nào cũng sẽ tăng tốc khi bị tác động bởi một lực thuần hoặc lực không cân bằng. Nói cách khác, nếu một lực tác dụng lên một vật lớn hơn lực tác dụng ngược chiều thì vật đó sẽ tăng tốc theo hướng của lực lớn hơn.
- Định luật này có thể được tóm tắt bằng phương trình F = ma, trong đó F là lực, m là khối lượng của vật và a là gia tốc.
- Sử dụng định luật này, chúng ta có thể tính toán lực hấp dẫn của bất kỳ vật thể nào trên bề mặt trái đất, sử dụng gia tốc do trọng lực đã biết.
Bước 2. Biết gia tốc do trọng trường tác dụng lên trái đất
Trên trái đất, trọng lực làm cho vật tăng tốc với tốc độ 9,8 m / s2. Trên bề mặt trái đất, chúng ta có thể sử dụng phương trình đơn giản Fống đồng = mg để tính lực hấp dẫn.
Nếu bạn muốn một lực gần đúng chính xác hơn, bạn vẫn có thể sử dụng phương trình trên, Fống đồng = (GMTrái đấtm) / d2 để xác định lực của trọng lực.
Bước 3. Sử dụng các đơn vị đo lường thích hợp
Đối với phương trình cụ thể này, bạn phải sử dụng đơn vị hệ mét. Khối lượng của vật cần tính bằng kilôgam (kg) và gia tốc tính bằng mét trên giây bình phương (m / s2). Bạn phải chuyển đổi sang các đơn vị này trước khi tiếp tục tính toán.
Bước 4. Xác định khối lượng của vật thể đang xét
Đối với các vật nhỏ hơn, bạn có thể cân chúng trên cân hoặc cân để xác định trọng lượng của nó theo đơn vị kilôgam (kg). Đối với các vật thể lớn hơn, bạn sẽ phải tra cứu khối lượng gần đúng trong bảng hoặc trực tuyến. Trong các bài toán vật lý, khối lượng của vật thể nói chung sẽ được cung cấp cho bạn.
Bước 5. Giải phương trình
Khi bạn đã xác định các biến của phương trình, bạn có thể cắm chúng vào và giải. Đảm bảo rằng tất cả các đơn vị của bạn đều có chỉ số và ở đúng tỷ lệ. Khối lượng tính bằng kg và khoảng cách tính bằng mét. Giải phương trình bằng cách sử dụng thứ tự các phép toán thích hợp.
- Hãy sử dụng cùng một phương trình ở trên và xem giá trị gần đúng của nó như thế nào. Xác định lực hút của một người nặng 68 kg trên bề mặt trái đất.
- Đảm bảo rằng tất cả các biến của bạn có đơn vị thích hợp: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Viết phương trình của bạn. NSống đồng = mg = 68 * 9,8 = 666 N.
- Với F = mg, lực hấp dẫn là 666 N, trong khi sử dụng phương trình chính xác hơn thì lực hấp dẫn là 665 N. Như bạn có thể thấy, các giá trị này gần như giống hệt nhau.
Video - Bằng cách sử dụng dịch vụ này, một số thông tin có thể được chia sẻ với YouTube
Lời khuyên
- Hai công thức này sẽ cho cùng một kết quả, nhưng công thức ngắn hơn dễ sử dụng hơn khi thảo luận về các vật thể trên bề mặt hành tinh.
- Sử dụng công thức đầu tiên nếu bạn không biết gia tốc do trọng lực trên một hành tinh hoặc nếu bạn đang xác định lực hấp dẫn giữa hai vật thể rất lớn như mặt trăng và hành tinh.
