Cómo resolver problemas de fuerza de la gravedad

Cómo resolver problemas de fuerza de la gravedad

Los descubrimientos de Sir Isaac Newton revolucionaron nuestra comprensión del mundo natural. De sus muchas contribuciones, uno de los más trascendentales fue su teoría de la gravedad. Aunque la gravedad es el más débil de las cuatro fuerzas principales, es también uno que desempeña un papel inmenso en nuestra vida cotidiana, porque tan débil como es, la masa de la tierra es tan grande que su tirón en nosotros es muy fuerte. Podemos calcular la fuerza de atracción gravitacional entre dos objetos usando las ecuaciones de Newton.

Instrucciones

• Escribir ecuación de Newton para la fuerza gravitacional F = G (M x m) / r al cuadrado, donde M es la masa de un objeto, m es la masa del otro objeto, y r es la distancia entre los centros de las dos masas. Si vas de pie en la superficie de la tierra, por ejemplo, r es la distancia del centro de la tierra a usted (o a su centro, para ser más precisos, pero normalmente no es necesario para ese nivel de precisión). G es una constante universal. Es un número muy pequeño: 6.67 x 10 ^-11 newton metros cuadrados por kg al cuadrado. Las unidades al final de la constante de cancelación las unidades en la ecuación para que su respuesta sea siempre en newtons, la unidad estándar de la fuerza.

• Determinar la distancia entre los centros de los dos objetos. Si se trabaja un problema de prueba, se le probablemente dará esta información. Si estás haciendo un cálculo para un objeto en o cerca de superficie de la tierra, puede utilizar el radio medio de 6.371 kilómetros, la tierra y añadir la altura del objeto sobre la tierra.

• Determinar las masas de los dos objetos. Si la tierra es uno de los dos objetos, su masa es de 5.9736 x 10 ^ 24 kilogramos--un número extremadamente grande.

• Conecte estos números en la ecuación. Por ejemplo, digamos que su peso es de 80 kilogramos y está de pie sobre la superficie de la tierra. Si se enchufa todos los números anteriormente en la ecuación, tienes las siguientes:

Fuerza = ((6.67 x 10 ^-11 newton metros cuadrados por kg al cuadrado) (5.9736 x 10 ^ 24 kilogramos) (80 kilogramos)) / (6371 x 10 ^ 3 metros) cuadrado = 785,3 newtons. Multiplique su respuesta en newtons por 0.224809 obtener 177 libras, que es en realidad cuánto usted pesa. Tenga en cuenta que el peso es sólo una medida de fuerza, así que cuando decimos libras que realmente estamos hablando acerca de cuánta fuerza tierra ejerce sobre usted, que varía en función de su masa.

• ¿Notar algo interesante? No sólo la tierra ejerce una fuerza sobre ti, sino también ejerce una fuerza sobre la tierra. Recuerda la ecuación de Newton para la fuerza, sin embargo:

Fuerza = masa x aceleración

Si se divide la fuerza ejerce sobre la tierra (785,3 newtons en nuestro ejemplo) por la masa de la tierra, usted consigue la aceleración de la tierra debido a su atracción gravitacional. La masa de la tierra es tan enorme que esta aceleración es ridículamente pequeña, de hecho, para todos los intentos prácticos y propósitos, es insignificante. Si dividir su masa de 785,3 newtons por su masa de 80 kilogramos, sin embargo, se Obtén 9,81 metros por segundo al cuadrado--una aceleración muy importante.


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