Comment calculer la force de gravité

Contenu

• La force de gravité
• La Gravité Expliquée
• Force due à la gravité
• Conseils

La gravité est omniprésente - à la fois littéralement et dans les actes quotidiens des personnes autour de la planète. Il est difficile, voire impossible, d'imaginer vivre dans un monde sans ses effets, ou même dans un monde où les effets ont été légèrement modifiés - par exemple, "seulement" environ 25%. Eh bien, imaginez que vous n’êtes pas capable de sauter assez haut pour toucher une jante de basket-ball de 10 pieds de hauteur et que vous puissiez slam-dunk avec facilité; C'est à peu près tout ce qu'un gain de 25% en capacité de saut grâce à une gravité réduite fournirait à un grand nombre de personnes!

L'une des quatre forces physiques fondamentales, la gravité, influence toutes les entreprises d'ingénierie que l'homme ait jamais entreprises, en particulier dans le domaine économique. Etre capable de calculer la force de gravité et de résoudre des problèmes connexes est une compétence de base essentielle dans les cours d'introduction aux sciences physiques.

La force de gravité

Personne ne peut dire exactement ce qu'est la gravité, mais il est possible de la décrire mathématiquement et en termes d'autres quantités et propriétés physiques. La gravité est l’une des quatre forces fondamentales de la nature, les autres étant les forces nucléaires fortes et faibles (qui opèrent au niveau intra-atomique) et la force électromagnétique. La gravité est la plus faible des quatre, mais elle influence énormément la structure de l'univers.

Mathématiquement, la force de gravité en newtons (ou l’équivalent, en kg m / s²) entre deux objets de masse quelconques M₁ et M₂ séparé par r mètres est exprimé comme:

F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}

où le universel constante de gravitation g = 6.67 × 10^-11 N m²/kg².

La Gravité Expliquée

La magnitude g du champ gravitationnel de tout objet "massif" (c'est-à-dire une galaxie, une étoile, une planète, une lune, etc.) est exprimé mathématiquement par la relation:

g = frac {GM} {d ^ 2}

où g est la constante qui vient d'être définie, M est la masse de l'objet et ré est la distance entre l'objet et le point où le champ est mesuré. Vous pouvez voir en regardant l'expression pour F_grav cette g a des unités de force divisées par la masse, puisque l'équation de g est essentiellement l’équation de la force de gravité (l’équation de F_grav) sans tenir compte de la masse du plus petit objet.

La variable g a donc des unités d'accélération. Près de la surface de la Terre, l’accélération due à la force de gravitation terrestre est de 9,8 mètres par seconde par seconde, soit 9,8 m / s.². Si vous décidez d'aller loin en sciences physiques, vous verrez ce chiffre plus souvent que vous ne pourrez en compter.

Force due à la gravité

La combinaison des formules dans les deux sections ci-dessus produit la relation

F = mg

où g = 9,8 m / s² sur Terre. C’est un cas particulier de la deuxième loi de motion de Newtons, qui est

F = ma

La formule d’accélération de gravité peut être utilisée de la manière habituelle avec les équations dites de Newton de mouvement qui relient la masse (m), rapidité (v), position linéaire (X), position verticale (y), accélération (une) et le temps (t). C'est, tout comme ré = (1/2)à², la distance parcourue par un objet dans le temps t dans une ligne sous la force d'une accélération donnée, la distance y un objet va tomber sous la force de la gravité dans le temps t est donné par l'expression ré = (1/2)gt²ou 4.9_t_² pour les objets tombant sous l’influence de la gravité terrestre.

Conseils