Lực hấp dẫn là một trong những lực cơ bản trong vật lý. Khía cạnh quan trọng nhất của lực hấp dẫn là nó có tính phổ quát: tất cả các vật thể đều có lực hấp dẫn hút các vật thể khác. Độ lớn của lực hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng và khoảng cách giữa hai vật.
Bươc chân
Phần 1/2: Tính Lực hấp dẫn giữa hai vật thể
Bước 1. Xác định phương trình lực hấp dẫn kéo lên một vật, Fống đồng = (Gm1NS2)/NS2.
Để có thể tính được lực hấp dẫn của một vật, phương trình này cũng tính đến khối lượng của hai vật và khoảng cách của chúng với nhau. Các biến phương trình được mô tả dưới đây.
- NSống đồng là lực hấp dẫn
- G là hằng số hấp dẫn phổ quát 6.673 x 10-11 Nm2/Kilôgam2
- NS1 là khối lượng của vật thể đầu tiên
- NS2 là khối lượng của vật thứ hai
- d là khoảng cách giữa các trọng tâm của hai vật
- Đôi khi bạn tìm thấy chữ r thay vì d. Hai ký hiệu này thể hiện khoảng cách giữa hai đối tượng.
Bước 2. Sử dụng các đơn vị đo lường thích hợp
Đối với phương trình này, bạn phải sử dụng đơn vị hệ mét. Khối lượng của vật phải tính bằng kilôgam (kg) và khoảng cách giữa các vật phải tính bằng mét (m). Bạn phải chuyển đổi các đơn vị này sang đơn vị hệ mét trước khi tiếp tục
Bước 3. Xác định khối lượng của vật thể đang xét
Đối với những vật nhỏ, bạn có thể cân để xác định trọng lượng của chúng theo đơn vị kg. Đối với các vật thể lớn, bạn có thể tra cứu khối lượng gần đúng trên bàn hoặc trên internet. Trong các bài toán vật lý, thông thường sẽ cho biết khối lượng của vật thể.
Bước 4. Đo khoảng cách giữa hai đối tượng
Nếu bạn đang cố gắng tính lực hấp dẫn giữa một vật và trái đất, bạn cần biết vật này cách tâm trái đất bao xa.
- Khoảng cách từ bề mặt trái đất đến tâm trái đất là khoảng 6,38 x 106 NS.
- Bạn có thể tra bảng hoặc các nguồn khác trên internet cho biết khoảng cách gần đúng từ tâm trái đất đến các vật thể ở các độ cao khác nhau trên bề mặt trái đất.
Bước 5. Hoàn thành phép tính
Nếu bạn đã xác định các biến trong phương trình, vui lòng nhập chúng để giải. Đảm bảo rằng tất cả các biến đều ở đơn vị số liệu và được chia tỷ lệ thích hợp. Khối lượng phải tính bằng kg và khoảng cách phải tính bằng mét. Giải các phương trình theo đúng thứ tự phép tính.
- Ví dụ, xác định lực hấp dẫn của một người có khối lượng 68 kg trên bề mặt trái đất. Khối lượng của Trái đất là 5,98 x 1024 Kilôgam.
- Đảm bảo rằng tất cả các biến đều ở đúng đơn vị. NS1 = 5, 98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/Kilôgam2và d = 6, 38 x 106 NS
- Viết phương trình của bạn: Fống đồng = (Gm1NS2)/NS2 = [(6, 67 x 10-11) x 68 x (5, 98 x 1024)] / (6, 38 x 106)2
- Nhân khối lượng của hai vật được tính. 68 x (5, 98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Nhân kết quả m1 và M2 với hằng số hấp dẫn G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2.708 x 1016
- Bình phương khoảng cách giữa hai vật. (6, 38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Chia sẻ kết quả G x m1 x m2 bình phương khoảng cách để có được lực hấp dẫn tính bằng Newton (N). 2, 708 x 1016/ 4, 07 x 1013 = 665 N
- Lực hấp dẫn của nó là 665 N.
Phần 2/2: Tính Lực hấp dẫn trên Trái đất
Bước 1. Hiểu Định luật II Newton, F = ma
Định luật thứ hai của Newton phát biểu rằng gia tốc của một vật tỷ lệ thuận với lực thuần tác dụng lên nó và tỷ lệ nghịch với khối lượng của nó. Nói cách khác, nếu lực tác dụng lên vật lớn hơn lực tác dụng ngược chiều thì vật sẽ chuyển động với lực mạnh hơn.
- Định luật này có thể được tóm tắt bằng phương trình F = ma, trong đó F là lực, m là khối lượng của vật và a là gia tốc.
- Nhờ định luật này, chúng ta có thể tính toán lực hấp dẫn của tất cả các vật thể trên bề mặt trái đất, sử dụng gia tốc do trọng lực đã biết.
Bước 2. Tìm gia tốc do trọng trường của Trái đất
Trên trái đất, trọng lực làm cho mọi vật tăng tốc 9,8 m / s2. Tại bề mặt trái đất, chúng ta có thể sử dụng một phương trình đơn giản: Fống đồng = mg để tính lực hấp dẫn.
Nếu bạn muốn biết một số chính xác hơn về lực hấp dẫn, bạn vẫn có thể sử dụng công thức ở bước trước, Fống đồng = (GMTrái đấtm) / d2 để xác định lực hấp dẫn.
Bước 3. Sử dụng các đơn vị đo lường thích hợp
Đối với phương trình này, bạn phải sử dụng đơn vị hệ mét. Khối lượng của vật phải tính bằng kilôgam (kg) và khoảng cách giữa các vật phải tính bằng mét (m). Bạn phải chuyển đổi các đơn vị này sang đơn vị hệ mét trước khi tiếp tục.
Bước 4. Xác định khối lượng của vật thể đang xét
Đối với những vật nhỏ, bạn có thể cân để xác định trọng lượng của chúng theo đơn vị kg. Đối với các vật thể lớn, bạn có thể tra cứu khối lượng gần đúng trên bàn hoặc trên internet. Trong các bài toán vật lý, thông thường sẽ cho biết khối lượng của vật thể.
Bước 5. Hoàn thành phép tính
Nếu bạn đã xác định các biến trong phương trình, vui lòng nhập chúng để giải. Đảm bảo rằng tất cả các biến đều ở đơn vị số liệu và được chia tỷ lệ thích hợp. Khối lượng phải tính bằng kg và khoảng cách phải tính bằng mét. Giải các phương trình theo đúng thứ tự phép tính.
- Hãy thử sử dụng phương trình ở bước trước và xem kết quả gần như thế nào. Xác định lực hút của người có khối lượng 68 kg lên bề mặt trái đất.
- Đảm bảo rằng tất cả các biến đều ở đúng đơn vị: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Viết ra công thức. NSống đồng = mg = 68 * 9, 8 = 666 N.
- Sử dụng công thức F = mg, lực hấp dẫn là 666 N, trong khi kết quả từ công thức ở bước trước là 665 N. Như bạn thấy, hai kết quả gần như giống nhau.
Lời khuyên
- Hai công thức này sẽ cho cùng một câu trả lời, nhưng công thức ngắn hơn và đơn giản hơn sẽ dễ sử dụng hơn khi thảo luận về các vật thể trên bề mặt của một hành tinh.
- Sử dụng công thức đầu tiên nếu bạn không biết gia tốc do trọng lực trên một hành tinh hoặc bạn đang tính lực hấp dẫn giữa hai vật thể rất lớn, chẳng hạn như mặt trăng hoặc các hành tinh.
