deschidere accelerația gravitațională determină formula

Accelerarea de cădere liberă - una din mai multe dintre marile descoperiri ale lui Newton, care nu numai că a rezumat experiența predecesorilor, dar, de asemenea, a dat o explicație matematică riguroasă a numărului mare de fapte și date experimentale.

premisa de deschidere. Experimentele lui Galileo

Unul dintre numeroasele experimente Galileo a fost dedicat studiului mișcării corpurilor în timpul zborului. Înainte de acest sistem mondial, opinia prevalat că organismele mai ușoare cad mai lent decât grele. Aruncarea diferitelor elemente din înălțimea turnului din Pisa, Galileo a constatat că accelerația gravitației pentru corpurile de masă diferite sunt absolut identice.

mici discrepanțe între teorie și datele experimentale sunt valabile Galileo transportate la influența rezistenței aerului. Pentru a dovedi argumentul lui, el a oferit să repete experimentul într-un vid, dar la momentul respectiv a fost lipsește o posibilitate tehnică pentru acest lucru. Abia după mulți ani de experiment galilean mintale efectuat Isaak Nyuton.

Teoria lui Newton

Onoarea de a deschide legea gravitației universale aparține Newton, dar ideea de aproape 200 de ani în aer. Principala condiție pentru formarea de noi principii ale mecanicii cerești au devenit legile lui Kepler, formulate de el pe baza observațiilor pe termen lung. De ipoteze și speculații la ocean Newton a atras presupunerea că puterea de atracție a soarelui și-a extins teoria la conceptul gravitatiei universale. El a testat ipoteza lui proporționalitatea inversă a forței cu pătratul distanței, considerată orbita Lunii. Testarea ulterioară a acestei idei au fost realizate cu ajutorul studiului mișcării de satelitii lui Jupiter. Rezultatele au aratat ca printre sateliții planetelor și planetele, aceeași forță ca și în interacțiunea dintre Soare și planete.

Deschiderea componentei gravitaționale

Puterea de atracție a Pământului la soare ascultat următoarea formulă:

Experimentele au arătat că factorul 1 / d 2 în acest raport a fost destul de aplicabil în cazul luarea în considerare a altor planete din sistemul solar. Constantă G este un coeficient, valoarea proporțiilor conduce la o valoare numerică.

Ghidat de propria sa teorie, Newton a masurat rapoartele masice ale diferitelor corpuri ceresti, cum ar fi masa lui Jupiter / masa Soarelui, masa Lunii / masa Pământului, dar răspunsul numeric la întrebarea de cât de mult greutatea Pământului, Newton nu a putut da, deoarece constanta G a fost încă necunoscut.

Valoarea constanta gravitațională a fost deschisă doar o jumătate de secol după moartea lui Newton. Estimările acestei cantități pe baza unor ipoteze, astfel de ipoteze Newton a arătat că această valoare este neglijabilă, și în condiții terestre pentru a calcula valoarea acesteia este aproape imposibil. gravitația convențională pare foarte mare, deoarece toate obiectele familiare incredibil de mici în comparație cu masa globului.

La sfârșitul secolului al 18-lea. măsurare G

Primele încercări de a măsura G a avut loc în secolul al 18-lea. Ca o forță de atracție au folosit un munte imens. O estimare a accelerației gravitației a fost realizată pe baza abaterii de la pendulului sinker vertical dispus în vecinătatea muntelui. Cu ajutorul datelor geologice a fost utilizată pentru a estima masa muntelui și distanța medie de la pendulul. Deci, pentru a obține prima măsură destul de dur de constante misterioase.

Măsurătorile de Lord Cavendish

Lord Cavendish în laboratorul său efectuat măsurători ale atracția gravitațională a metodei de cântărire liberă.

Pentru aceste experimente de metal și mingii o bucată masivă din metal a fost folosit. Cavendish atașat un mic bile de metal în bară subțire și-l aduce la bile mari de plumb. Ca rezultat al benzii învârtit până când efectul atracție nu este compensată forță Hooke. Experimentul a fost atât de subțire încât chiar și cea mai mică briza ar putea anula rezultatele cercetării. Pentru a evita convectie Cavendish toate echipamentele de măsurare plasate într-o cutie mare, și apoi pune-l într-o cameră închisă, și observarea unui experiment realizat cu ajutorul unui telescop.

Calcularea forței de răsucire a firului, Cavendish a evaluat latimea G, care mai târziu a fost doar ușor ajustat datorită altor experimente, mai precise. În sistem modern de unități:

G = 6.67384 × 10 -11 m 3 kg -1--2.

Această valoare este una dintre puținele constante fizice. Valoarea sa este întotdeauna oriunde în univers.

Accelerare Pământ

Potrivit treia legea lui Newton, forța de atracție a două corpuri depinde numai de masa sa, iar distanța dintre ele. Astfel, înlocuind partea dreapta a multiplicatorului cunoscut din a doua lege a lui Newton, obținem:

În acest caz, masa m poate fi redusă, iar valoarea a este accelerația cu care corpul m atras de Pământ. În prezent, accelerația gravitațională este de obicei notată cu litera g. obținem:

În acest caz, d este raza Pământului, M - masa sa, și G-dezgheț constantă cele mai evaziv, care de mai mulți ani căutat fizica. Înlocuind în date ecuație cunoscută, obținem: g = 9,8m / s și 2. Această valoare este accelerația gravitațională pe pământ.

Valorile G pentru diferite latitudini

Din moment ce planeta noastră are o formă sferică, iar geoidul este, raza sa nu este uniformă. Pământul, așa cum au fost aplatizată, astfel încât la ecuator și la ambii poli ai accelerația gravitațională va lua valori diferite. În general, diferența dintre citiri ale lungimii raza de aproximativ 43 km. Prin urmare, în fizică pentru rezolvarea a primit accelerația gravitațională, care se măsoară la latitudinea circa 45 0. Adesea, pentru a facilita calculele sa presupus la egal la 10 m / s 2.

Valoarea G pentru Luna

Satelitul nostru se supune acelorași legi ca și restul planetelor din sistemul solar. Strict vorbind, calculul accelerației pe suprafața Lunii, ar trebui să fie luate în considerare și trage de la soare.

Dar, așa cum se vede din formula, cu valoarea la distanță a forței de atracție scade rapid. Prin urmare, lepădarea toată puterea secundară, vom folosi aceeași formulă:

Aici, M - masa lunii, și d - diametrul său. Substituind valori cunoscute, obținem valoarea dl = 1.622 m / s și 2. Această valoare reprezintă accelerația gravitațională pe Lună.

Este un astfel de mic dl valoare este principalul motiv pentru care Luna nu atmosferă. Potrivit unor rapoarte în primele zile, satelitul nostru a avut o atmosferă, dar din cauza atracției slabe Luna a pierdut destul de repede. Toate planetele cu o masă mare, au de obicei lor atmosfera proprie. Accelerarea de greutate au suficient de mare pentru a salva nu numai atmosfera proprie, dar spațiu apuca de o anumită cantitate de gaz molecular.

Să ne rezuma. Accelerarea gravitației - este o valoare care are fiecare corp material. Oricât de surprinzător ar suna, dar tot ceea ce are masa, atrage obiectele din jur. Doar această atracție este atât de mică încât în ​​viața obișnuită nu joacă nici un rol. Cu toate acestea, oamenii de știință sunt în mod serios, chiar și la cele mai mici constante fizice, deoarece impactul pe care îl au asupra lumii din jurul nostru, până la sfârșitul anului încă nu am fost studiate.