الجاذبية هي إحدى القوى الأساسية في الفيزياء. أهم جانب من جوانب الجاذبية هو أنها عالمية: كل الأجسام لها قوة جاذبية تجذب أشياء أخرى. يعتمد حجم قوة الجاذبية على الكتلة والمسافة بين الجسمين.
خطوة
جزء 1 من 2: حساب قوة الجاذبية بين جسمين
الخطوة 1. حدد معادلة قوة الجاذبية التي تسحب الجسم ، Fجراف = (جم1م2)/د2.
لتكون قادرًا على حساب قوة الجاذبية لجسم ما ، تأخذ هذه المعادلة أيضًا في الحسبان كتل الجسمين ومسافتهما عن بعضهما البعض. متغيرات المعادلة موصوفة أدناه.
- Fجراف هي قوة الجاذبية
- G هو ثابت الجاذبية العام 6.673 × 10-11 نانومتر2/كلغ2
- م1 هي كتلة الجسم الأول
- م2 هي كتلة الجسم الثاني
- د هي المسافة بين مركزي الجسمين
- في بعض الأحيان تجد الحرف r بدلاً من d. يمثل هذان الرمزان المسافة بين الجسمين.
الخطوة 2. استخدم الوحدات المترية المناسبة
لهذه المعادلة ، يجب عليك استخدام الوحدات المترية. يجب أن تكون كتلة الجسم بالكيلوجرام (كجم) ويجب أن تكون المسافة بين الأشياء بالأمتار (م). يجب عليك تحويل هذه الوحدات إلى وحدات مترية قبل المتابعة
الخطوة 3. حدد كتلة الجسم المعني
بالنسبة للأشياء الصغيرة ، يمكنك وزنها لتحديد وزنها بالكيلوجرام. بالنسبة للأجسام الكبيرة ، يمكنك البحث عن الكتلة التقريبية على طاولة أو على الإنترنت. في مسائل الفيزياء ، عادة ما يتم إخبار كتلة الجسم.
الخطوة 4. قم بقياس المسافة بين الجسمين
إذا كنت تحاول حساب قوة الجاذبية بين جسم ما والأرض ، فأنت بحاجة إلى معرفة مدى بُعد هذا الجسم عن مركز الأرض.
- تبلغ المسافة من سطح الأرض إلى مركز الأرض حوالي 6.38 × 106 م.
- يمكنك البحث عن جداول أو مصادر أخرى على الإنترنت تخبرك بالمسافة التقريبية من مركز الأرض إلى الأشياء الموجودة على ارتفاعات مختلفة على سطح الأرض.
الخطوة 5. أكمل الحساب
إذا كنت قد حددت المتغيرات في المعادلة ، فلا تتردد في إدخالها لحلها. تأكد من أن جميع المتغيرات بوحدات مترية وتم قياسها بشكل صحيح. يجب أن تكون الكتلة بالكيلوجرام والمسافة بالأمتار. حل المعادلات بالترتيب الصحيح للحسابات.
- على سبيل المثال ، حدد قوة الجاذبية لشخص تبلغ كتلته 68 كجم فوق سطح الأرض. كتلة الأرض 5.98 × 1024 كلغ.
- تأكد من أن جميع المتغيرات في الوحدات الصحيحة. م1 = 5 ، 98 × 1024 كجم ، م2 = 68 كجم ، G = 6.673 × 10-11 نانومتر2/كلغ2، و د = 6 ، 38 × 106 م
- اكتب معادلتك: Fجراف = (جم1م2)/د2 = [(6 ، 67 × 10-11) × 68 × (5 ، 98 × 1024)] / (6 ، 38 × 106)2
- اضرب كتل الجسمين اللذين يتم أخذهما في الاعتبار. 68 × (5 ، 98 × 1024) = 4.06 × 1026
- اضرب النتيجة م1 وم2 مع ثابت الجاذبية G. (4.06 × 1026) × (6.67 × 10-11) = 2708 × 1016
- ربّع المسافة بين الجسمين. (6 ، 38 × 106)2 = 4.07 × 1013
- مشاركة النتيجة G x m1 س م2 بالمسافة المربعة للحصول على قوة الجاذبية بالنيوتن (N). 2 ، 708 × 1016/ 4 ، 07 × 1013 = 665 شمالاً
- تبلغ قوة جاذبيتها 665 نيوتن.
جزء 2 من 2: حساب قوة الجاذبية على الأرض
الخطوة 1. فهم قانون نيوتن الثاني ، F = ma
ينص قانون نيوتن الثاني على أن تسارع الجسم يتناسب طرديا مع القوة الكلية المؤثرة عليه ويتناسب عكسيا مع كتلته. بمعنى آخر ، إذا كانت القوة المؤثرة على جسم أكبر من القوة المؤثرة في الاتجاه المعاكس ، فإن الجسم سيتحرك بقوة أكبر.
- يمكن تلخيص هذا القانون بالمعادلة F = ma حيث F هي القوة و m كتلة الجسم و a التسارع.
- بفضل هذا القانون ، يمكننا حساب قوة الجاذبية لجميع الأجسام الموجودة على سطح الأرض ، باستخدام التسارع المعروف بسبب الجاذبية.
الخطوة 2. أوجد التسارع الناتج عن جاذبية الأرض
على الأرض ، تتسبب قوة الجاذبية في تسارع جميع الأجسام بمقدار 9.8 م / ث2. على سطح الأرض ، يمكننا استخدام معادلة مبسطة: Fجراف = mg لحساب قوة الجاذبية.
إذا كنت تريد معرفة عدد أكثر دقة لقوى الجاذبية ، فلا يزال بإمكانك استخدام الصيغة في الخطوة السابقة ، Fجراف = (GMالارضم) / د2 لتحديد قوة الجاذبية.
الخطوة 3. استخدم الوحدات المترية المناسبة
لهذه المعادلة ، يجب عليك استخدام الوحدات المترية. يجب أن تكون كتلة الجسم بالكيلوجرام (كجم) ويجب أن تكون المسافة بين الأشياء بالأمتار (م). يجب عليك تحويل هذه الوحدات إلى وحدات مترية قبل المتابعة.
الخطوة 4. تحديد كتلة الجسم المعني
بالنسبة للأشياء الصغيرة ، يمكنك وزنها لتحديد وزنها بالكيلوجرام. بالنسبة للأجسام الكبيرة ، يمكنك البحث عن الكتلة التقريبية على طاولة أو على الإنترنت. في مسائل الفيزياء ، عادة ما يتم إخبار كتلة الجسم.
الخطوة 5. أكمل الحساب
إذا كنت قد حددت المتغيرات في المعادلة ، فلا تتردد في إدخالها لحلها. تأكد من أن جميع المتغيرات بوحدات مترية وتم قياسها بشكل صحيح. يجب أن تكون الكتلة بالكيلوجرام والمسافة بالأمتار. حل المعادلات بالترتيب الصحيح للحسابات.
- دعنا نحاول استخدام المعادلة في الخطوة السابقة ونرى مدى قرب النتائج. أوجد قوة الجاذبية لشخص كتلته 68 كجم على سطح الأرض.
- تأكد من أن جميع المتغيرات في الوحدات الصحيحة: م = 68 كجم ، ز = 9.8 م / ث2.
- اكتب الصيغة. Fجراف = ملغ = 68 * 9 ، 8 = 666 نيوتن.
- باستخدام الصيغة F = mg ، تكون قوة الجاذبية 666 N ، بينما النتيجة من الصيغة في الخطوة السابقة هي 665 N. كما ترى ، فإن النتيجتين متماثلتان تقريبًا.
نصائح
- يجب أن تعطي هاتان الصيغتان نفس الإجابة ، لكن الصيغة الأقصر والأبسط أسهل في الاستخدام عند مناقشة الكائنات على سطح الكوكب.
- استخدم الصيغة الأولى إذا كنت لا تعرف التسارع الناتج عن الجاذبية على كوكب ما ، أو إذا كنت تحسب قوة الجاذبية بين جسمين كبيرين جدًا ، مثل القمر أو الكواكب.
