La gravità è una delle forze fondamentali della fisica. L'aspetto più importante della gravità è che è universale: tutti gli oggetti hanno una forza gravitazionale che attira a sé altri oggetti. La forza di gravità che agisce su qualsiasi oggetto dipende dalle masse di entrambi gli oggetti e dalla distanza tra loro.
Passi
Parte 1 di 2: calcolo della forza di gravità tra due oggetti
Passaggio 1. Definire l'equazione per la forza di gravità che attrae un oggetto, Fgrave = (Gm1m2)/D2.
Per calcolare correttamente la forza gravitazionale su un oggetto, questa equazione tiene conto delle masse di entrambi gli oggetti e della distanza l'uno dall'altro. Le variabili sono definite di seguito.
- Fgrave è la forza di gravità
- G è la costante di gravitazione universale 6.673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 è la massa del primo oggetto
- m2 è la massa del secondo oggetto
- d è la distanza tra i centri di due oggetti
- A volte vedrai la lettera r invece della lettera d. Entrambi i simboli rappresentano la distanza tra i due oggetti.
Passaggio 2. Utilizzare le unità metriche corrette
Per questa particolare equazione, è necessario utilizzare le unità metriche. Le masse degli oggetti devono essere in chilogrammi (kg) e la distanza deve essere in metri (m). È necessario convertire in queste unità prima di continuare con il calcolo.
Passaggio 3. Determinare la massa dell'oggetto in questione
Per gli oggetti più piccoli, puoi pesarli su una bilancia o su una bilancia per determinarne il peso in grammi. Per oggetti più grandi, dovrai cercare la massa approssimativa in una tabella o online. Nei problemi di fisica, generalmente ti verrà fornita la massa dell'oggetto.
Passaggio 4. Misurare la distanza tra i due oggetti
Se stai cercando di calcolare la forza di gravità tra un oggetto e la terra, devi determinare quanto dista l'oggetto dal centro della terra.
- La distanza dalla superficie della terra al centro è di circa 6,38 x 106 m.
- Puoi trovare tabelle e altre risorse online che ti forniranno le distanze approssimative del centro della terra dagli oggetti a varie altezze sulla superficie.
Passaggio 5. Risolvi l'equazione
Una volta definite le variabili della tua equazione, puoi collegarle e risolverle. Assicurati che tutte le tue unità siano in metrica e sulla giusta scala. La massa dovrebbe essere in chilogrammi e la distanza in metri. Risolvi l'equazione usando l'ordine corretto delle operazioni.
- Ad esempio: Determina la forza di gravità su una persona di 68 kg sulla superficie della terra. La massa della terra è 5,98 x 1024 kg.
- Assicurati che tutte le tue variabili abbiano le unità corrette. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2e d = 6,38 x 106 m
- Scrivi la tua equazione: Fgrave = (Gm1m2)/D2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)]/(6.38 x 106)2
- Moltiplica tra loro le masse dei due oggetti. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Moltiplicare il prodotto di m1 e m2 dalla costante gravitazionale G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2.708 x 1016
- Eleva al quadrato la distanza tra i due oggetti. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Dividere il prodotto di G x m1 x m2 dalla distanza al quadrato per trovare la forza di gravità in Newton (N). 2.708 x 1016/4,07 x 1013 = 665 N
- La forza di gravità è di 665 N.
Parte 2 di 2: Calcolo della forza di gravità sulla Terra
Passaggio 1. Comprendi la seconda legge del moto di Newton, F = ma
La seconda legge del moto di Newton afferma che qualsiasi oggetto accelererà quando agito da una forza netta o sbilanciata. In altre parole, se una forza agisce su un oggetto che è maggiore delle forze che agiscono nella direzione opposta, l'oggetto accelererà nella direzione della forza maggiore.
- Questa legge può essere riassunta con l'equazione F = ma, dove F è la forza, m è la massa dell'oggetto e a è l'accelerazione.
- Usando questa legge, possiamo calcolare la forza di gravità di qualsiasi oggetto sulla superficie della terra, usando l'accelerazione nota dovuta alla gravità.
Passaggio 2. Conoscere l'accelerazione di gravità sulla terra
Sulla terra, la forza di gravità fa accelerare gli oggetti a una velocità di 9,8 m/s2. Sulla superficie terrestre, possiamo usare l'equazione semplificata Fgrave = mg per calcolare la forza di gravità.
Se vuoi un'approssimazione più esatta della forza, puoi comunque usare l'equazione sopra, Fgrave = (GMterram)/d2 per determinare la forza di gravità.
Passaggio 3. Utilizzare le unità metriche corrette
Per questa particolare equazione, è necessario utilizzare le unità metriche. La massa dell'oggetto deve essere in chilogrammi (kg) e l'accelerazione deve essere in metri al secondo quadrato (m/s2). È necessario convertire in queste unità prima di continuare con il calcolo.
Passaggio 4. Determinare la massa dell'oggetto in questione
Per gli oggetti più piccoli, puoi pesarli su una bilancia o una bilancia per determinarne il peso in chilogrammi (kg). Per oggetti più grandi, dovrai cercare la massa approssimativa in una tabella o online. Nei problemi di fisica, generalmente ti verrà fornita la massa dell'oggetto.
Passaggio 5. Risolvi l'equazione
Una volta definite le variabili della tua equazione, puoi collegarle e risolverle. Assicurati che tutte le tue unità siano in metrica e sulla giusta scala. La massa dovrebbe essere in chilogrammi e la distanza in metri. Risolvi l'equazione usando l'ordine corretto delle operazioni.
- Usiamo la stessa equazione dall'alto e vediamo quanto è vicina l'approssimazione. Determinare la forza di gravità su una persona di 68 kg sulla superficie della terra.
- Assicurati che tutte le tue variabili abbiano le unità corrette: m = 68 kg, g = 9,8 m/s2.
- Scrivi la tua equazione. Fgrave = mg = 68*9,8 = 666 N.
- Con F = mg la forza di gravità è 666 N, mentre usando l'equazione più esatta si ottiene una forza di 665 N. Come puoi vedere, questi valori sono quasi identici.
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Suggerimenti
- Queste due formule dovrebbero dare lo stesso risultato, ma la formula più breve è più semplice da usare quando si discute di oggetti sulla superficie di un pianeta.
- Usa la prima formula se non conosci l'accelerazione di gravità su un pianeta o se stai determinando la forza di gravità tra due oggetti molto grandi come una luna e un pianeta.
