Percepatan gravitasi apa itu, bagaimana itu diukur dan berolahraga

Itu Percepatan gravitasi o Akselerasi gravitasi didefinisikan sebagai intensitas medan gravitasi tanah. Yaitu, kekuatan yang diberikan pada objek apa pun, per unit massa.

Itu dilambangkan dengan huruf G yang sudah akrab dan nilai perkiraannya di sekitar permukaan bumi adalah 9.8 m/s². Nilai ini mungkin mengalami variasi kecil dengan garis lintang geografis dan juga dengan ketinggian sehubungan dengan permukaan laut.

Astronot di Space Paseo di permukaan bumi. Sumber: Pixabay

Percepatan gravitasi, selain memiliki besarnya yang disebutkan, memiliki arah dan makna. Memang, itu diarahkan secara vertikal ke pusat bumi.

Medan gravitasi bumi. Sumber: Sumber: Sjlegg [Domain Publik]

Medan gravitasi bumi dapat direpresentasikan sebagai satu set garis radial yang menunjuk ke tengah, seperti yang dapat dilihat pada gambar sebelumnya.

[TOC]

Apa percepatan gravitasi?

Nilai percepatan gravitasi di bumi atau di planet lain mana pun setara dengan intensitas medan gravitasi yang dihasilkannya, yang tidak bergantung pada objek yang ada di sekitarnya, tetapi hanya pada massa sendiri dan jari -jarinya.

Seringkali percepatan gravitasi sering didefinisikan sebagai percepatan yang dialami oleh objek apa pun di jatuh bebas di sekitar permukaan bumi.

Dalam praktiknya inilah yang hampir selalu terjadi, seperti yang akan kita lihat di bagian berikut, di mana hukum gravitasi universal Newton akan digunakan.

Dikatakan bahwa Newton menemukan undang -undang terkenal ini saat bermeditasi pada jatuhnya mayat di bawah pohon. Saat merasakan pukulan apel di kepalanya, dia segera tahu bahwa kekuatan yang membuat apel jatuh sama yang membuat bulan orbite di sekitar bumi.

Hukum Gravitasi Universal

Legenda apel tertentu atau tidak, Newton menyadari bahwa besarnya gaya tarik gravitasi antara dua objek, misalnya antara bumi dan bulan, atau bumi dan apel, harus bergantung pada massa ini:

Dimana m₁ Itu bisa menjadi massa bumi dan m_2, Massa bulan atau apel. Massa yang lebih besar, ada daya tarik yang lebih besar di antara tubuh. Tetapi pada jarak yang lebih jauh, lebih sedikit kekuatan, karena ini harus berbanding terbalik dengan kuadrat jarak R yang memisahkan mereka:

Dapat melayani Anda: guncangan elastis: dalam dimensi, kasus khusus, latihan

Ini benar terlepas dari seberapa besar atau kecil massa yang dimaksud. Dengan menggabungkan fakta -fakta ini, gaya gravitasi akan tetap seperti ini:

Konstan proporsionalitas diperlukan agar hukum empiris ini siap. Newton menghitung konstan G, sehingga rumus menggambarkan dengan semua presisi pergerakan benda langit pada skala tata surya dan di luar:

Dimana g = 6.67 x 10^-sebelas N.M²/kg²

Karakteristik gaya gravitasi

Gaya gravitasi selalu menarik; yaitu, dua tubuh yang mempengaruhi saling tertarik. Sebaliknya tidak dimungkinkan, karena orbit benda langit ditutup atau terbuka (misalnya, misalnya) dan gaya tolakan tidak pernah dapat menghasilkan orbit tertutup. Maka massa selalu menarik, apa pun yang terjadi.

Pendekatan yang cukup baik untuk bentuk sebenarnya di bumi (m₁) Dan bulan atau apel (m₂) adalah berasumsi bahwa mereka memiliki bentuk bulat. Gambar berikut adalah representasi dari fenomena ini.

Hukum Gravitasi Universal Newton. Sumber: I, Dennis Nilsson [CC oleh 3.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/oleh/3.0)]

Berikut keduanya kekuatan yang diberikan m₁ Tentang m₂, Seperti yang berolahraga m₂ Tentang m₁, keduanya sama besarnya dan diarahkan di sepanjang garis yang bergabung dengan pusat. Mereka tidak dibatalkan, karena mereka diterapkan pada objek yang berbeda.

Di semua bagian berikut diasumsikan bahwa benda -benda itu homogen dan bulat, oleh karena itu pusat gravitasi bertepatan dengan pusat geometrisnya. Semua massa terkonsentrasi dapat diasumsikan di sana.

Bagaimana gravitasi diukur pada planet yang berbeda?

Gravitasi dapat diukur dengan liemeter, peralatan yang berfungsi untuk membuat keseriusan diukur dalam survei gravimetri geofisika. Mereka saat ini jauh lebih canggih daripada yang asli, tetapi pada awalnya mereka didasarkan pada pendulum.

Pendulum terdiri dari tali panjang, ringan dan tidak mudah dibujuk. Salah satu ujungnya ditetapkan untuk satu dukungan dan yang lainnya menggantung massa.

Saat sistem berada dalam keseimbangan, adonan menggantung secara vertikal, tetapi ketika dipisahkan darinya, ia mulai berosilasi menjalankan gerakan ayunan. Gravitasi bertanggung jawab untuk itu. Untuk semua yang mengikuti, itu valid untuk mengasumsikan bahwa gravitasi adalah satu -satunya kekuatan yang bertindak pada pendulum.

Dapat melayani Anda: Balon Aerostatik: Sejarah, Karakteristik, Bagian, Cara Kerjanya

Periode ayunan pendulum untuk osilasi kecil, diberikan oleh persamaan berikut:

Gaya t tidak bergantung pada massa, tetapi pada panjang L dan nilai g. Kotak kedua anggota persamaan adalah:

Hubungan antara T² Dan L Itu linier: garis formulir y = a.X, dimana nilainya ke, Kemiringan garis tepat (4π²/G).

Bereksperimen untuk menentukan nilai G

Bahan

- 1 Spherite logam.

- Tali beberapa panjang yang berbeda, setidaknya 5.

- Pita pengukur.

- Konveyor.

- Pencatat waktu.

- Dukungan untuk mengatur pendulum.

- Kertas Milimeter atau Program Komputer dengan Spreadsheet.

Prosedur

1. Pilih salah satu string dan kumpulkan pendulum. Ukur panjang tali + jari -jari bola. Ini akan menjadi panjang l.
2. Lepaskan pendulum dari posisi ekuilibrium sekitar 5 derajat (id dengan transporter) dan biarkan terosilasi.
3. Secara bersamaan memulai stopwatch dan mengukur waktu 10 osilasi. Tuliskan hasilnya.
4. Ulangi prosedur sebelumnya untuk panjang lainnya.
5. Temukan waktu yang membutuhkan pendulum untuk melakukan osilasi (membagi masing -masing hasil sebelumnya dengan 10).
6. Kuadrat setiap nilai yang diperoleh, mendapatkan t²
7. Di kertas milimeter, grafik setiap nilai t² Pada sumbu vertikal, terhadap nilai L masing -masing pada sumbu horizontal. Konsisten dengan unit dan jangan lupa untuk mempertimbangkan kesalahan apresiasi instrumen yang digunakan: pita metrik dan stopwatch.
8. Gambarlah garis terbaik yang sesuai dengan poin grafis.
9. Temukan lerengnya M dari garis ini menggunakan dua titik miliknya (tidak harus poin eksperimental). Tambahkan kesalahan eksperimental.
10. Langkah -langkah di atas dapat dilakukan dengan spreadsheet dan opsi untuk membangun dan menyesuaikan garis lurus.
11. Dari nilai lereng ke Hapus nilainya G Dengan ketidakpastian eksperimental masing -masing.

Nilai standar G Di bumi, di bulan dan di Mars

Nilai standar gravitasi di bumi adalah: 9.81 m/s², di 45 lintang utara dan di permukaan laut. Karena Bumi bukan bidang yang sempurna, nilai -nilai G Mereka sedikit berbeda, menjadi lebih besar di kutub dan anak di bawah umur di Ekuador.

Mereka yang ingin mengetahui nilai di daerah mereka dapat menemukannya diperbarui di situs web Institut Metrologi Jerman PTB (Phyikalisch-Technische Bundesanstalt), di bagian ini Sistem Informasi Gravitasi (KAPUR).

Itu dapat melayani Anda: Direktur Vektor: Persamaan Lurus, Latihan Terpecahkan

Gravitasi di bulan

Medan gravitasi bulan telah ditentukan dengan analisis sinyal radio probe ruang angkasa yang mengorbit satelit. Nilainya di permukaan bulan adalah 1.62 m/s²

Keparahan di Mars

Nilai dari G_P Untuk sebuah planet itu tergantung pada massa M dan jari -jarinya sebagai berikut:

Karena itu:

Untuk planet Mars, data berikut tersedia:

M = 6.4185 x 10²³ kg

R = 3390 km

G = 6.67 x 10^-sebelas N.M²/kg²

Dengan data ini, kita tahu bahwa keparahan Mars adalah 3.71 m/s². Secara alami, persamaan yang sama dapat diterapkan pada data bulan atau planet lain dan dengan demikian memperkirakan nilai keparahannya.

Latihan terpecahkan: apel yang jatuh

Misalkan bumi dan apel memiliki bentuk bola. Massa Bumi adalah M = 5,98 x 10²⁴ kg dan jari -jarinya adalah r = 6,37 x 10⁶  M. Massa apel adalah m = 0.10 kg. Misalkan tidak ada gaya lain kecuali gravitasi. Dari hukum gravitasi universal Newton:

a) Gaya gravitasi yang diberikan pada apel.

b) percepatan yang dialami oleh apel saat melepaskannya dari ketinggian tertentu, menurut hukum kedua Newton.

Larutan

a) Apel (yang seharusnya bulat, seperti bumi) memiliki jari -jari yang sangat kecil dibandingkan dengan jari -jari terestrial dan tenggelam dalam medan gravitasi. Gambar berikut tidak jelas, tetapi ada skema medan gravitasi G, dan Strengh F Diolah oleh Bumi di Apel:

Skema yang menunjukkan jatuhnya apel di sekitar bumi. Baik ukuran apel dan ketinggian musim gugur sangat tercela. Sumber: Made sendiri.

Saat menerapkan hukum gravitasi universal Newton, jarak antara pusat dapat dianggap kira -kira sama dengan jari -jari bumi (ketinggian dari mana apel jatuh juga dapat diabaikan dibandingkan dengan jari -jari terestrial). Karena itu:

b) Menurut hukum kedua Newton, besarnya kekuatan yang diberikan pada apel adalah:

F = ma = mg

Nilainya 0.983 n, menurut perhitungan sebelumnya. Menyamakan kedua nilai dan kemudian membersihkan besarnya akselerasi diperoleh:

mg = 0.983 n

G = 0.983 n/0.10 kg = 9.83 m/s²

Ini adalah pendekatan yang sangat baik untuk nilai gravitasi standar.

Referensi

1. Giancoli, d. (2006). Fisika: Prinsip dengan aplikasi. Edisi Keenam. Prentice Hall. 118-122.
2. Hewitt, Paul. (2012). Ilmu Fisik Konseptual. Edisi Kelima. Pearson. 91 - 94.
3. Rex, a. (2011). Dasar -dasar fisika. Pearson. 213-221.