Co ve fyzice znamená g? Zákon univerzální gravitace, gravitační zrychlení a tělesná hmotnost

Aby bylo ve fyzice vhodné pracovat s různými veličinami, používají se jejich standardní označení. Díky nim si každý může snadno zapamatovat mnoho důležitých vzorců pro určité procesy. V tomto článku zvažte otázku, co ve fyzice znamená g.

Fenomén gravitace

Abychom pochopili, co ve fyzice znamená g (v 7. ročníku všeobecných škol toto téma prochází), měli bychom se seznámit s fenoménem gravitace. Na konci 17. století vydal Isaac Newton své slavné vědecké dílo, ve kterém formuloval hlavní ustanovení mechaniky. V této práci přidělil zvláštní místo takzvanému zákonu univerzální gravitace. Podle něj jsou všechna těla, která mají konečnou hmotnost, navzájem přitahována bez ohledu na vzdálenost mezi nimi. Síla přitažlivosti mezi těly s hmotami m₁, m₂ vypočítá se podle následujícího vzorce:

F = G*m₁*m₂/r².

Zde g je univerzální gravitační konstanta, R je vzdálenost mezi středy hmotností těles v prostoru. Síla F se nazývá gravitační interakce, která, stejně jako Coulombova, klesá se čtvercem vzdálenosti, ale na rozdíl od Coulombova je gravitace pouze přitažlivá.

Gravitační zrychlení

Název tohoto článku je odpovědí na otázku, Co znamená písmeno g ve fyzice. Používají ji proto, že z latinského jazyka slovo "gravitace" bude gravitas. Nyní zbývá pochopit, co je gravitační zrychlení. K tomu zvažte, jaká síla působí na každé tělo v blízkosti zemského povrchu. Nechť tělo má hmotnost m, pak dostaneme:

F = G*m *M /R² = m * g, kde g = G * M / R².

Zde M, R je hmotnost a poloměr naší planety. Všimněte si, i když je tělo v určité výšce h nad povrchem, pak je tato výška mnohem menší než velikost R, takže ve vzorci ji nelze vzít v úvahu. Vypočítáme velikost g:

g = G*M/R² = 6,67*10^-11*5,972*10²⁴/(6371000)² = 9,81 m / c².

Co ve fyzice znamená g? Zrychlení g je takové množství, o které se zvyšuje rychlost zcela jakéhokoli tělesa, které volně dopadá na zemský povrch. Z výpočtů vyplývá, že zvýšení rychlosti za každou sekundu poklesu je 9,81 m / c (35,3 km / h).

Upozorňujeme, že velikost g nezávisí na tělesné hmotnosti. Ve skutečnosti si můžete všimnout, že hustší těla padají rychleji než méně hustá. K tomu dochází, protože na ně působí různé síly odporu vzduchu, nikoli různá gravitace.

Výše uvedený vzorec umožňuje definovat g nejen pro naši zemi, ale pro jakoukoli jinou planetu. Pokud například nahradíte hmotu a poloměr Marsu, dostaneme velikost 3,7 m / s², což je téměř 2,7 krát méně než pro zemi.

Tělesná hmotnost a zrychlení g

Výše jsme se zabývali tím, co ve fyzice znamená g, také se ukázalo, že je to zrychlení, se kterým všechna těla padají ve vzduchu, a také g je koeficient při výpočtu gravitace.

Zvažte nyní situaci, kdy je tělo v klidu, například sklo stojí na stole. Působí na něj dvě síly-gravitace a reakce podpory. První souvisí s gravitací a směřuje dolů, druhá je způsobena pružností materiálu stolu a směřuje nahoru. Sklo nelétá nahoru a nepropadá skrz stůl jen proto, že obě síly se navzájem vyrovnávají. V tomto případě se síla, kterou tělo (sklo) tlačí na podpěru (stůl), nazývá tělesná hmotnost. Je zřejmé, že výraz pro něj bude mít podobu:

P = m*g.

Tělesná hmotnost hodnota je nekonzistentní. Výše uvedený vzorec platí pro klidový stav nebo jednotný pohyb. Pokud se tělo pohybuje zrychlením, může se jeho hmotnost zvýšit i snížit. Například hmotnost astronautů, které nosná raketa umístí na oběžnou dráhu Země, se během startu několikrát zvýší.