Jaké je zrychlení volného pádu?

Jaké je zrychlení volného pádu?
Anonim

Odpovědět:

#g = 9.80665 # # "m / s" ^ 2 # (viz. níže)

Vysvětlení:

V situacích, ve kterých je částice volný pád, pouze síla působící na objekt je směrem dolů působením gravitačního pole Země.

Protože všechny síly vytvářejí zrychlení (Newtonův druhý zákon pohybu), očekáváme, že objekty budou urychlit vzhledem k zemskému povrchu díky této gravitační přitažlivosti.

Tento zrychlení způsobené gravitací v blízkosti zemského povrchu (symbol)#G#") je stejné pro. t Všechno objekty v blízkosti zemského povrchu (které nejsou ovlivněny žádnými jinými silami, které mohou snadno dominovat této gravitační síle, jako jsou subatomární částice a jejich elektromagnetické interakcí).

Hodnota #G# je standardizován jako konstanta:

  • #color (modrá) (g = 9.80665 # #color (modrá) ("m / s" ^ 2 #

Existuje však mnoho faktorů, které mohou ovlivnit tuto hodnotu v závislosti na tom, kde se objekt nachází, takže ve výpočtech jsou téměř vždy používány aproximace (nejčastěji #10# # "m / s" ^ 2 #, #9.8# # "m / s" ^ 2 #, nebo #9.81# # "m / s" ^ 2 #).

#ul (bb ("Další informace" #):

Tato hodnota #G# bylo obojí experimentálně určeno a určeno pomocí Newtonův gravitační zákon, které státy

  • #F_ "grav" = (Gm_1m_2) / (r ^ 2) #

kde

  • #F_ "grav" # je gravitační síla mezi dvěma objekty

  • #G# je gravitační konstanta (Nezaměňujte to s #G#!), definováno jako # 6.674xx10 ^ -11 ("N" · "m" ^ 2) / ("kg" ^ 2) #

  • # m_1 # a # m_2 # jsou hmotnosti obou objektů v kilogramech, v žádném konkrétním pořadí

  • # r # je vzdálenost mezi nimi, v metrech

Pokud je objekt poblíž zemského povrchu, vzdálenost mezi Zemí a objektem je v podstatě poloměr nám země (#re"#). Jedna z hmotností objektů je také hmota Země #mě"#, takže máme

  • #color (zelená) (F_ "grav" = (Gm_ "E" m) / ((r_ "E") ^ 2) #

Co můžeme udělat, abychom zjistili hodnotu #G# je…

První poznejte Newtonův druhý zákon, která, pokud je zrychlení #G# je

#F_ "grav" = mg #

tuto hodnotu můžeme nahradit pro #F_ "grav" # ve výše uvedené rovnici se získá

#mg = (Gm_ "E" m) / ((r_ "E") ^ 2) #

Rozdělit obě strany o # m #:

  • #color (červená) (g = (Gm_ "E") / ((r_ "E") ^ 2) #

Co nám tato rovnice říká?

Všimněte si, jak hodnota objektu # m # už není součástí této rovnice … to to dokazuje #G# je zcela nezávislé hmotnosti objektu.

Hodnota #G# lze tedy nalézt pomocí gravitační konstanty, hmotnosti Země (# 5.9722 xx 10 ^ 24 # #"kg"#) a poloměr Země (#6371008# # "m"):

#g = ((6.674xx10 ^ -11 ("N" · "m" ^ 2) / ("kg" ^ 2)) (5.9722xx10 ^ 24cancel ("kg"))) / ((6371008color (bílá) (l) "m") ^ 2) #

# = barva (modrá) (9,8 # #color (modrá) ("m / s" ^ 2 #