Mit jelent a g a fizikában? A gravitáció törvénye, a szabadesés gyorsulása és a testtömeg

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 17:48

Annak érdekében, hogy kényelmesebb legyen a különböző mennyiségekkel való munkavégzés a fizikában, ezek szabványos jelöléseit használjuk. Nekik köszönhetően mindenki könnyedén emlékezhet bizonyos folyamatok számos fontos képletére. Ebben a cikkben megvizsgáljuk azt a kérdést, hogy mit jelent a g. a fizikában

Gravitációs jelenség

Ahhoz, hogy megértsük, mit jelent a g a fizikában (ezt a témát a középiskolák 7. osztálya tárgyalja), érdemes megismerkedni a gravitáció jelenségével. Isaac Newton a 17. század végén publikálta híres tudományos munkáját, amelyben megfogalmazta a mechanika alapelveit. Ebben a művében kiemelt helyet jelölt ki az úgynevezett egyetemes gravitáció törvényének. Szerinte minden olyan test, amelynek véges tömege van, vonzódik egymáshoz, függetlenül a köztük lévő távolságtól. Az m₁, m_{2 tömegű testek vonzási erejét a következő képlet segítségével számítjuk ki:}

F=Gm₁m₂/r^2.

Itt G - univerzális gravitációs állandó, r -a térben lévő testek tömegközéppontjai közötti távolság. Az F erőt gravitációs kölcsönhatásnak nevezzük, amely a Coulomb-erőhöz hasonlóan a távolság négyzetével csökken, de a Coulomb-erővel ellentétben a gravitáció csak vonzó.

Szabadesés gyorsulás

A cikk e bekezdésének címe a válasz arra a kérdésre, hogy mit jelent a g betű a fizikában. Azért használják, mert a „gravitáció” latin szója gravitas. Most már meg kell értenünk, mi a szabadesés gyorsulása. Ehhez vegye figyelembe, hogy milyen erő hat a Föld felszínéhez közeli testekre. Legyen a test tömege m, akkor kapjuk:

F=Gm M /R²=mg, ahol g=GM/R^2.

Itt M, R a bolygónk tömege és sugara. Megjegyzendő, hogy még ha a test egy bizonyos h magasságban van is a felszín felett, akkor ez a magasság sokkal kisebb, mint R, így figyelmen kívül hagyható a képletben. Számítsa ki g értékét:

g=GM/R²=6, 6710^-115, 97210 24^/(6371000)2^{=9,81 m/c}2^.

Mit jelent a g a fizikában? A g gyorsulás az az érték, amellyel abszolút bármely, a Föld felszínére szabadon eső test sebessége nő. A számításokból az következik, hogy a sebességnövekedés az esés minden másodpercében 9,81 m/s (35,3 km/h).

Kérjük, vegye figyelembe, hogy g értéke nem függ a testtömegtől. Valójában látható, hogy a sűrűbb testek gyorsabban kevésbé esneksűrű. Ez azért történik, mert különböző légellenállási erők hatnak rájuk, nem pedig különböző gravitációs erők.

A fenti képlet nem csak a Földünkre, hanem bármely más bolygóra is lehetővé teszi g meghatározását. Például, ha behelyettesítjük a Mars tömegét és sugarát, akkor 3,7 m/s2 értéket kapunk, ami majdnem 2,7-szer kisebb, mint a Földé.

Testsúly és gyorsulás g

Fentebb megnéztük, mit jelent g a fizikában, az is kiderült, hogy ez az a gyorsulás, amellyel minden test a levegőben esik, és g a gravitáció számításánál is együttható.

Most fontolja meg azt a helyzetet, amikor a test nyugalomban van, például egy pohár van az asztalon. Két erő hat rá - a gravitáció és a támogatási reakciók. Az első a gravitációhoz kapcsolódik, és lefelé irányul, a második az asztal anyagának rugalmasságából adódik, és felfelé irányul. Az üveg nem repül fel és nem esik át az asztalon, csak mert a két erő kiegyensúlyozza egymást. Ebben az esetben azt az erőt, amellyel a test (üveg) a támasztékot (aszt alt) nyomja, a test súlyának nevezzük. Nyilvánvaló, hogy a kifejezés a következő formában lesz:

P=mg.

A testtömeg változó érték. A fent leírt képlet nyugalmi állapotra vagy egyenletes mozgásra érvényes. Ha a test gyorsulással mozog, akkor súlya növekedhet és csökkenhet. Például azoknak az űrhajósoknak a súlya, amelyeket a booster alacsony Föld körüli pályára bocsát, az indítás során többszörösére nő.