Gravitasjonsakselerasjon: hva er det, formel, øvelser

Akselerasjongirtyngdekraften er hastigheten til et fallende legeme, i fritt fall, mot midten av jorden. På havnivå er akselerasjonen av jordens tyngdekraft i gjennomsnitt 9,8 m / s². Tyngdekraften avhenger av faktorer som planetens masse og radius og er den samme for alle kropper, uavhengig av massene.

Se også: Akselerasjon - alt om denne vektorfysikkmengden

Hva er tyngdekraftsakselerasjon?

Akselerasjonen på grunn av tyngdekraften er et mål på variasjonen i hastighet på legemer som faller fra en viss høyde i forhold til jorden. Når et objekt faller fritt, varierer hastigheten med en hastighet på 9,8 m / s hvert sekund. Dette målet for akselerasjon er det samme for alle kropper, også de av forskjellige masser, hvis vi ser bort fra handlingen fra avledende krefter, som luftmotstanden.

Jordens tyngdekraft påvirker fremdeles objekter rundt den tusenvis av kilometer unna.

Hvor mye er tyngdeakselerasjonen verdt?

Størrelsen på tyngdekraftens akselerasjon på overflaten av Jordvarierer i henhold til avstanden vi er fra jordens kjerne

. I en avstand på omtrent 6370 km, når vi er på havnivå, er den terrestriske tyngdekraften i gjennomsnitt 9,8 m / s². Imidlertid kan denne verdien variere avhengig av jordtetthet, tilstedeværelse av underjordiske tomme rom osv.

Når vi beveger oss vekk fra havnivået, vil tyngdekraftsakselerasjon varierer i form omvendt proporsjonal kvadrat avstandenDerfor, når vi er i en høyde av 6470 km over havet (12 940 km til sentrum av jorden), vil tyngdekraftsverdien være lik ¼ av den opprinnelige verdien, ca 2,45 m / s².

Se også: Hvorfor føler vi ikke at Jorden roterer?

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)

Hvordan beregner jeg tyngdekraftsakselerasjon?

tyngdekraftens akselerasjon kan beregnes på forskjellige måter. Den vanligste måten er gjennom ligningene til kinematikk knyttet til fritt fallbevegelse. Nedenfor er formelen som relaterer høyden til falltiden og som kan brukes til å beregne den lokale tyngdekraftsverdien.

g - tyngdekraftsakselerasjon (m / s²)

H - fallhøyde (m)

t - falltid (er)

I tillegg til formelen vist ovenfor, er det mulig å bestemme tyngdekraftens akselerasjon uten å vite falltiden. For dette, vi bruker prinsippet om bevaring av mekanisk energi: vi sier det hele gravitasjonspotensiell energi omgjort til kinetisk energiDerfor må vi:

Formelen vist ovenfor, som relaterer tyngdekraftens akselerasjon til høyden av fall og hastighet, kan også oppnås fra Torricelli ligning.

Gravity Acceleration Formula

Tyngdeakselerasjonen kan oppnås på andre måter i tillegg til de kinematiske ligningene, som vist ovenfor. En av dem er gjennom bruk av lov om universell gravitasjon, i Isaac Newton. I henhold til denne loven kan tyngdekraftens akselerasjon oppnås med følgende formel:

G - konstant av universell gravitasjon (6.67408.10^-11Nm² / kg²)

M - Jordmasse (kg)

r - Jordens radius (m)

Gravity Acceleration Øvelser

Spørsmål 1 - Vel vitende om at akselerasjonen av tyngdekraften på Månens overflate er omtrent 1/5 av jordens tyngdekraft, er det riktig å si at:

a) for to identiske forlatte kropper av samme høyde på månen og på jorden, vil falletiden for objektet som faller på månen være fem ganger kortere enn tiden for objektet som faller på jorden.

b) for to identiske forlatte kropper av samme høyde på Månen og på Jorden, hastigheten på objektet som faller på månen, umiddelbart før den berører bakken, vil den være fem ganger mindre enn gjenstanden som faller på Jord.

c) falltiden for to identiske kropper forlatt fra samme høyde på månen og jorden vil være den samme.

d) ingen av alternativene.

Vedtak:

Når den slippes ut på månen, vil en gjenstand være underlagt tyngdekraften fem ganger den for jorden. På denne måten vil hastigheten som kroppen kommer til bakken være fem ganger langsommere, så det riktige alternativet er bokstaven B.

Spørsmål 2 - En bowlingkule og en fjær frigjøres fra samme høyde, i et område der det oppstår et delvis vakuum. Når du ser bort fra virkningen av friksjonskrefter mellom gjenstandene og luften, merker du det riktige alternativet.

a) Penn og bowlingkule vil treffe bakken sammen.

b) Bowlingkulen når bakken før straffen.

c) Straffen vil treffe bakken med en hastighet langsommere enn bowlingkulen.

d) Bowlingkulen kommer til bakken med en hastighet langsommere enn straffen.

Vedtak:

Siden luftmotstanden kan forsømmes, vil pennen og bowlingkulen bli utsatt for samme akselerasjon, slik at de vil treffe bakken samtidig. Dermed er det riktige alternativet bokstaven A.

Av Rafael Hellerbrock
Fysikklærer

Vil du referere til denne teksten i et skole- eller akademisk arbeid? Se:

HELERBROCK, Rafael. "Gravity Acceleration"; Brasilskolen. Tilgjengelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aceleracao-da-gravidade.htm. Tilgang 27. juni 2021.