BeschleunigunggibtSchwere ist die Geschwindigkeit eines fallenden Körpers, in freier Fall, in Richtung Erdmittelpunkt. Auf Meereshöhe beträgt die Beschleunigung der Erdanziehung im Durchschnitt 9,8 m/s². Die Schwerkraft hängt von Faktoren wie der Masse und dem Radius des Planeten ab und ist für alle Körper gleich, unabhängig von ihrer Masse.
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Was ist die Schwerkraftbeschleunigung?
Die Erdbeschleunigung ist ein Maß für die Geschwindigkeitsänderung von Körpern, die aus einer bestimmten Höhe relativ zur Erde fallen. Wenn ein Objekt frei fällt, ändert sich seine Geschwindigkeit mit einer Geschwindigkeit von 9,8 m/s pro Sekunde. Dieses Beschleunigungsmaß ist für alle Körper gleich, auch solche mit unterschiedlicher Masse, wenn wir die Aktion von dis außer Acht lassen dissipative Kräfte, wie der Luftwiderstand.
Wie viel ist die Erdbeschleunigung wert?
Der Betrag der Gravitationsbeschleunigung auf der Oberfläche des Erdevariiert je nach Entfernung vom Erdkern. In einer Entfernung von ca. 6370 km, wenn wir uns auf Meereshöhe befinden, beträgt die Erdschwere durchschnittlich 9,8 m/s². Dieser Wert kann jedoch je nach Bodendichte, Vorhandensein von unterirdischen Leerräumen usw. variieren.
Wenn wir uns vom Meeresspiegel entfernen, wird die Schwerkraftbeschleunigung variiert in der Form invers proportional quadriert die EntfernungWenn wir uns also auf einer Höhe von 6470 km über dem Meeresspiegel (12.940 km zum Erdmittelpunkt) befinden, beträgt der Wert der Schwerkraft ¼ seines ursprünglichen Wertes, etwa 2,45 m/s².
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Wie berechnet man die Schwerkraftbeschleunigung?
die Erdbeschleunigung kann auf unterschiedliche Weise berechnet werden. Der gebräuchlichste Weg ist durch die Gleichungen von Kinematik im Zusammenhang mit der freien Fallbewegung. Unten ist die Formel, die die Fallhöhe mit der Fallzeit in Beziehung setzt und die verwendet werden kann, um den lokalen Schwerkraftwert zu berechnen.
g - Erdbeschleunigung (m/s²)
H - Fallhöhe (m)
t – Fallzeit(en)
Zusätzlich zu der oben gezeigten Formel ist es möglich, die Größe der Erdbeschleunigung zu bestimmen, ohne die Fallzeit zu kennen. Dafür, Wir wenden das Prinzip der Erhaltung der mechanischen Energie an: wir sagen das ganze potentielle Gravitationsenergie wurde zu kinetische Energie, also müssen wir:
Die oben gezeigte Formel, die die Erdbeschleunigung mit der Fallhöhe und der Geschwindigkeit in Beziehung setzt, erhält man auch aus der Torricelli-Gleichung.
Formel für die Schwerkraftbeschleunigung
Die Erdbeschleunigung kann auf andere Weise als die kinematischen Gleichungen, wie oben gezeigt, erhalten werden. Einer von ihnen ist durch die Verwendung der Gesetz der universellen Gravitation, im Isaac Newton. Nach diesem Gesetz erhält man die Erdbeschleunigung mit folgender Formel:
G – Konstante der universellen Gravitation (6.67408.10 .)-11Nm²/kg²)
M – Erdmasse (kg)
r – Radius der Erde (m)
Übungen zur Schwerkraftbeschleunigung
Frage 1 - Wenn man weiß, dass die Gravitationsbeschleunigung auf der Mondoberfläche ungefähr 1/5 der Erdgravitation beträgt, ist es richtig zu sagen:
a) für zwei identische verlassene Körper gleicher Höhe auf dem Mond und auf der Erde ist die Fallzeit des auf den Mond fallenden Objekts fünfmal kürzer als die Zeit des auf die Erde fallenden Objekts.
b) für zwei identische verlassene Körper gleicher Höhe auf dem Mond und auf der Erde die Geschwindigkeit des Objekts, das auf den Mond fällt, unmittelbar bevor er den Boden berührt, ist fünfmal kleiner als das Objekt, das auf den Mond fällt Erde.
c) die Fallzeit für zwei identische Körper, die aus derselben Höhe auf dem Mond und der Erde aufgegeben wurden, wird gleich sein.
d) keine der Alternativen.
Auflösung:
Wenn ein Objekt auf dem Mond freigesetzt wird, unterliegt es der fünffachen Schwerkraft der Erde. Auf diese Weise ist die Geschwindigkeit, mit der dieser Körper den Boden erreicht, fünfmal langsamer, daher ist die richtige Alternative der Buchstabe B.
Frage 2 - Eine Bowlingkugel und eine Feder werden aus gleicher Höhe freigesetzt, in einem Bereich, in dem ein Unterdruck entsteht. Markieren Sie die richtige Alternative, wenn Sie die Wirkung von Reibungskräften zwischen den Objekten und der Luft außer Acht lassen.
a) Kugelschreiber und Bowlingkugel schlagen gemeinsam auf dem Boden auf.
b) Die Bowlingkugel erreicht den Boden vor der Strafe.
c) Die Strafe erreicht den Boden mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Bowlingkugel.
d) Die Bowlingkugel erreicht den Boden mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Strafe.
Auflösung:
Da der Luftwiderstand vernachlässigt werden kann, fallen Kugelschreiber und Bowlingkugel mit der gleichen Beschleunigung und treffen gleichzeitig auf den Boden. Daher ist die richtige Alternative der Buchstabe A.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
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HELERBROCK, Rafael. "Schwerkraftbeschleunigung"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aceleracao-da-gravidade.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
