Newtonin universaalin painovoiman lakia käytetään selittämään gravitaatiovoimaa. Gravitaatiovoima on eräänlainen kosketuksettoman voiman tyyppi, painovoima on luonnonvoima, joka on aina houkutteleva ja konservatiivinen. Gravitaatiovoima määritellään kahden tai useamman kosketuksissa olevan kohteen kokemana vetovoimana. Gravitaatiovoima määritetään Newtonin yleisen vetovoimalain kaavalla, joka tunnetaan painovoimakaavana. Ympäristöämme ympäröi painovoima. Se määrittää, kuinka paljon painamme ja kuinka pitkälle koripallo pomppii ennen kuin se osuu maahan, kun se heitetään. Voima, jonka maa kohdistaa sinuun, on yhtä suuri kuin maan vetovoima. Painovoima on yhtä suuri kuin painosi, kun olet levossa maan pinnalla tai lähellä sitä. Myös gravitaatiokentän läsnäolo vaaditaan luonnollisen konvektion kautta tapahtuvassa lämmönsiirrossa.

Sisällysluettelo

• Mikä on gravitaatiovoima?
• Newtonin painovoimalaki
• Gravitaatiovoiman kaava
• Gravitaatiovoiman yksikkö
• Gravitaatiovoiman ominaisuudet
• Esimerkkejä gravitaatiovoimasta
• Ero painovoiman ja painovoiman välillä

Esimerkki gravitaatiovoimasta

Mikä on gravitaatiovoima?

Gravitaatio tai painovoima on voima, joka vetää puoleensa mitä tahansa kahta kappaletta universumissa, olivatpa niillä samat massat tai eivät. Newtonin painovoimalaki väittää, että kaikki esineet, mukaan lukien itse, houkuttelevat toisiaan. Gravitaatiovoiman yksikkö on Newton, jota merkitään N.

Gravitaatiotutkimuksesta on ollut paljon hyötyä monien tunnettujen tutkijoiden panoksesta. 1600-luvun alussa italialainen tähtitieteilijä Galileo Galilei havaitsi, että kaikki esineet kiihtyvät tasaisesti kohti Maan keskustaa. Englantilainen matemaatikko Isaac Newton teki uraauurtavassa tutkimuksessaan vuodelta 1687 ensimmäisen löydön gravitaatiolaeista.

Gravitaatiota pidetään perusvoimana, koska sen vaikutus mihin tahansa esineeseen voidaan havaita helposti. Siten gravitaatiovoima vaikuttaa kaikkiin esineisiin, joilla on massa. Painovoima on siis perusvoima. Koska esineiden välillä ei ole kosketusta, painovoima on kosketukseton. Koska se on keskittynyt sen kiertoradan keskelle, jolla kohde liikkuu, se on keskipitkä. Se on vastuussa kehon kiertoradan pitämisestä. Keskustasta poispäin suunnattu hinaaja kokee pyörivän rungon. Keskipakovoima aiheuttaa tämän vedon. Kaikista perusvoimista gravitaatiovoima on heikoin.

Lue lisää aiheesta - Painovoiman aiheuttama kiihtyvyys

Newtonin painovoimalaki

Newtonin painovoimakaava

Newtonin painovoimalaki eli Newtonin universaalin painovoiman laki (tai universaalit painovoimalait) on laki, joka johtaa painovoiman jatkotutkimukseen ja toteaa, että kaikki maailmankaikkeuden esineet, joilla on mikä tahansa massa, vetävät aina puoleensa toisiaan vetovoimalla. Tätä vetovoimaa kutsutaan painovoimaksi (F), joka on

• Suoraan verrannollinen massojen tuloon (m₁ja m₂) kahdesta esineestä, jotka ovat kosketuksissa muiden kanssa, ja
• Käänteisesti verrannollinen niiden keskipisteiden välisen etäisyyden (r) neliöön.

Yllä mainitun lain lauseke tai suhde saadaan gravitaatiovoimakaavalla, jota käsitellään alla:

Gravitaatiovoiman kaava

Gravitaatiolaki antaa painovoiman (F) kahden massakappaleen välillä (m₁ja m₂) etäisyydellä r, lukuun ottamatta niiden keskipisteitä, annetaan seuraavasti:

F ∝ m ₁ m ₂

F ∝ 1/r ²

Yhdistämällä nämä kaksi suhdetta

F ∝ m ₁ m ₂ / r ²

F = Gm ₁ m ₂ / r ²

jossa G on suhteellisuusvakio, joka tunnetaan nimellä Gravitaatiovakio (= 6,67 × 10⁻¹¹N⋅ m²/kg²).

Gravitaatiovoiman yksikkö

• Gravitaatiovoiman SI-yksikkö on Newton (N).
• Gravitaatiovoiman ulottuvuuskaava on [M¹L¹T^-2].

Gravitaatiovoiman ominaisuudet

Tässä on joitain tärkeitä painovoiman ominaispiirteitä,

• Gravitaatiovoimat ovat aina houkuttelevia ja heikoimpia kaikista perusvoimista.
• Se on eräänlainen kontaktiton voima, koska se ei vaadi mitään fyysistä kosketusta tai kosketusta esinejärjestelmän kokemiseen.
• Gravitaatiovoima on pitkän kantaman voima, eikä se vaadi väliainetta.
• Gravitaatiovoiman arvo maan pinnalla on vakio.

Lue myös: Kontakti- ja kontaktivoimat

Esimerkkejä gravitaatiovoimasta

Joitakin arkielämän esimerkkejä gravitaatiovoimasta voidaan keskustella esim.

Maan painovoima

Jokainen esine on Maan vetovoiman alainen, ilmiö tunnetaan painovoimana. Emme voi kellua vapaasti ilmassa painovoiman takia, joka pitää meidät maassa. Voima, jonka maa ja me molemmat kohdistamme planeettaan, on sama. Maapallo pysyy kuitenkin muuttumattomana valtavan kokonsa vuoksi. Jos ripustettu esine päästetään irti, se putoaa luonnollisesti Maan keskustan suuntaan.

arraylist lajitella

Gravitaatiovoima Maan ja Kuun välillä

Maan ja Kuun vetovoiman ansiosta Kuu pyörii Maan ympäri. Tämän voiman laskemiseksi laitamme niiden massat ja niiden kahden keskipisteen välisen eron gravitaatiovoimakaavaan. Sitten maan ja kuun välisen gravitaatiovoiman todettiin olevan 2 × 10^{kaksikymmentä}N.

Auringon painovoima

Massiivisen massansa vuoksi Aurinko kohdistaa painovoiman, jonka kantama on erittäin laaja. Tämä vetovoima saa kaikki planeetat kiertämään aurinkoa elliptisessä muodossa. Gravitaatiovoimakaavaa voidaan käyttää auringosta Maahan vaikuttavan gravitaatiovoiman määrittämiseen, ja sen todettiin olevan 3,5 × 10²²N.

Auringon painovoima

Ero painovoiman ja painovoiman välillä

Gravitaatio vs painovoima

Keskustelemme tärkeimmistä eroista painovoiman ja painovoiman välillä, kuten alla olevassa taulukossa mainitaan:

Lue lisää,

• Ero painovoiman ja painovoiman välillä
• Keplerin planeettojen liikkeen laki
• Painovoiman aiheuttamaan kiihtyvyyteen vaikuttavat tekijät

Esimerkkejä painovoimasta

Esimerkki 1: Etsi vetovoima kahden norsun välillä, joista toinen painaa 1000 kg ja toinen 800 kg, jos niiden välinen etäisyys on 5 m.

Ratkaisu:

Annettu: m₁= 1000 kg, m₂= 800 kg, r = 5 m

Gravitaatiovoiman kaava on annettu seuraavasti: F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Tässä G = 6,67 × 10⁻¹¹N⋅ m²/kg²

Korvaamalla arvot kaavassa, meillä on:

F_g=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(1000 kg)(800 kg)}{5^2}

F _g = 2,1 × 10 ^-6 N

Esimerkki 2: Etsi vetovoima 50 kg painavan ihmisen ja 1500 kg painavan linja-auton välillä, jos niiden välinen etäisyys on 10 m.

Ratkaisu:

Annettu: m₁= 50 kg, m₂= 1500 kg, r = 10 m

Gravitaatiovoiman kaava on annettu seuraavasti: F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Tässä G = 6,67 × 10⁻¹¹N⋅ m²/kg²

Korvaamalla arvot kaavassa, meillä on:

F_g=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(50 kg)(1500 kg)}{10^2}

F _g = 5,0025 × 10 ^-8 N

Esimerkki 3: Oletetaan, että kahden tietyllä etäisyydellä olevan kappaleen välinen gravitaatiovoima on 4 N. Selvitä vetovoima, jos niiden välinen etäisyys kaksinkertaistuu.

Ratkaisu:

merkkijonon arvo

Newtonin gravitaatiolaki sanoo, että kahden pistemäisen esineen välinen gravitaatiovoima on suoraan verrannollinen niiden massojen tuloon ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön.

F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Yhtälö osoittaa, että tietyillä massoilla, jos r korvataan 2r:lla, voimasta tulee 1/4 alkuperäisestä voimasta. Siksi vetovoimasta tulee 4/4 = 1 N.

Esimerkki 4: Maan massa on 6 × 10 ²⁴ kg. Maan ja auringon välinen etäisyys on 1,5 × 10 ^yksitoista m. Jos gravitaatiovoima näiden kahden välillä on 3,5 × 10 ²² N, mikä on Auringon massa?

Ratkaisu:

Annettu: m_{se on}= 6 × 10²⁴kg, r = 1,5 × 10^yksitoistam ja F = 3,5 × 10²²N

Gravitaatiovoiman kaava on annettu seuraavasti: F_g=frac{Gm_1m_2}{r^2} .

⇒ 3,5 × 10²²N =frac{6.67×10^{-11}×6×10^{24}×m_{sun}}{(1.5×10^{11})^2}

⇒ Auringon massa =frac{3.5×10^{22}×2.25×10^{22}}{40.02×10^{13}}

= 1,967 × 10 ³⁰ kg

Usein kysyttyä painovoimasta

Q1: Määrittele gravitaatiovoima.

Gravitaatiovoima on voima, joka vetää puoleensa mitä tahansa kahta esinettä universumissa, olivatpa niillä samat massat tai eivät. Lisäksi Newtonin universaali gravitaatiolaki sanoo, että kaikki, mukaan lukien sinä, vetää kaikkia muita esineitä universumissa.

Q2: Mikä on painovoima kahden kohteen välillä?

Painovoima kahden kappaleen välillä, joiden massa on m₁ja m₂etäisyydellä r toisistaan ​​voidaan laskea käyttämällä alla olevaa kaavaa:

F = Gm ₁ m ₂ / r ²

Q3: Kuka löysi painovoiman?

Englantilainen matemaatikko Isaac Newton teki ensimmäisen löydön gravitaatiolaeista ja voimista.

Q4: Mitkä ovat gravitaatiovoiman kaksi ominaisuutta?

Seuraavat ovat painovoimavoimien tärkeitä ominaisuuksia:

• Gravitaatiovoimat ovat aina houkuttelevia ja heikoimpia kaikista perusvoimista.
• Se on eräänlainen kontaktiton voima, koska se ei vaadi mitään fyysistä kosketusta tai kosketusta esinejärjestelmän kokemiseen.

K5: Mikä on gravitaatiovoiman suuruus?

Maan ja 1 kg:n kappaleen välisen painovoiman suuruus on 9,8 N.

Q6: Mikä on painovoiman kantama?

Gravitaatiovoiman alue on ääretön.