Przyspieszenie grawitacyjne: co to jest, wzór, ćwiczenia

protection click fraud

Przyśpieszeniedajepowaga to prędkość spadającego ciała, in swobodny spadek, w kierunku środka Ziemi. Na poziomie morza przyspieszenie ziemskiej grawitacji wynosi średnio 9,8 m/s². Grawitacja zależy od takich czynników jak masa i promień planety i jest taka sama dla wszystkich ciał, niezależnie od ich masy.

Zobacz też: Przyspieszenie — wszystko o tej wielkości fizyki wektorowej

Co to jest przyspieszenie grawitacyjne?

Przyspieszenie grawitacyjne jest miarą zmienności prędkości ciał zrzucanych z określonej wysokości w stosunku do Ziemi. Gdy obiekt spada swobodnie, jego prędkość zmienia się w tempie 9,8 m/s na sekundę. Ta miara przyspieszenia to takie same dla wszystkich ciał, nawet tych o różnych masach, jeśli lekceważymy działanie siły rozpraszające, jak opór powietrza.

Grawitacja Ziemi nadal oddziałuje na otaczające ją obiekty oddalone o tysiące kilometrów.
Grawitacja Ziemi nadal oddziałuje na otaczające ją obiekty oddalone o tysiące kilometrów.

Ile warte jest przyspieszenie grawitacyjne?

Wielkość przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni Ziemiazmienia się w zależności od odległości, w jakiej znajdujemy się od jądra Ziemi

instagram story viewer
. W odległości około 6370 km, gdy znajdujemy się na poziomie morza, grawitacja naziemna wynosi średnio 9,8 m/s². Jednak wartość ta może się różnić w zależności od gęstości gleby, obecności podziemnych pustych przestrzeni itp.

Gdy oddalamy się od poziomu morza, przyspieszenie grawitacyjne ma różny kształt odwrotnie proporcjonalny kwadrat odległości, a zatem, gdy jesteśmy na wysokości 6470 km nad poziomem morza (12 940 km do środka Ziemi), wartość grawitacji będzie równa ¼ swojej pierwotnej wartości, czyli około 2,45 m/s².

Zobacz też: Dlaczego nie czujemy, że Ziemia się obraca?

Jak obliczyć przyspieszenie grawitacyjne?

przyspieszenie grawitacyjne można obliczyć na różne sposoby. Najpopularniejszym sposobem jest użycie równań kinematyka związane z ruchem swobodnego spadania. Poniżej znajduje się wzór, który wiąże wysokość z czasem upadku i który można wykorzystać do obliczenia wartości lokalnej grawitacji.

g - przyspieszenie grawitacyjne (m/s²)

H - wysokość upadku (m)

t – czas(y) upadku

Oprócz wzoru przedstawionego powyżej, możliwe jest określenie wielkości przyspieszenia ziemskiego bez znajomości czasu opadania. Dla tego, stosujemy zasadę zachowania energii mechanicznej: mówimy, że całość grawitacyjna energia potencjalna zmienił się w energia kinetyczna, zatem musimy:

Przedstawiony powyżej wzór, który wiąże przyspieszenie ziemskie z wysokością spadania i prędkością, można również uzyskać ze wzoru równanie Torricellego.

Formuła przyspieszenia grawitacyjnego

Przyspieszenie grawitacyjne można uzyskać w inny sposób niż równania kinematyczne, jak pokazano powyżej. Jednym z nich jest użycie prawo powszechnego ciążenia, w Izaak Newton. Zgodnie z tym prawem przyspieszenie ziemskie można uzyskać za pomocą następującego wzoru:

sol – stała powszechnego ciążenia (6.67408.10-11Nm²/kg²)

M – Masa ziemi (kg)

r – promień Ziemi (m)

Ćwiczenia z przyspieszeniem grawitacyjnym

Pytanie 1 - Wiedząc, że przyspieszenie grawitacyjne na powierzchni Księżyca wynosi około 1/5 grawitacji Ziemi, można słusznie stwierdzić, że:

a) dla dwóch identycznych porzuconych ciał o tej samej wysokości na Księżycu i na Ziemi czas spadania obiektu spadającego na Księżyc będzie pięciokrotnie krótszy niż czas spadania obiektu na Ziemię.

b) dla dwóch identycznych porzuconych ciał o tej samej wysokości na Księżycu i na Ziemi, prędkość obiektu, która spada na księżyc, tuż przed dotknięciem ziemi, będzie pięciokrotnie mniejszy niż obiekt spadający na Ziemia.

c) czas upadku dwóch identycznych ciał porzuconych z tej samej wysokości na Księżycu i Ziemi będzie taki sam.

d) żadna z alternatyw.

Rozkład:

Po wypuszczeniu na Księżyc obiekt będzie podlegał grawitacji pięć razy większej niż Ziemia. W ten sposób prędkość, z jaką to ciało dotrze do ziemi, będzie pięć razy wolniejsza, więc poprawną alternatywą jest litera B.

Pytanie 2 - Kula do kręgli i piórko są wypuszczane z tej samej wysokości, w obszarze, w którym powstaje częściowe podciśnienie. Pomijając działanie jakichkolwiek sił tarcia między przedmiotami a powietrzem, zaznacz właściwą alternatywę.

a) Długopis i kula do kręgli uderzą razem o ziemię.

b) Kula do kręgli spadnie na ziemię przed karą.

c) Kara spadnie na ziemię z prędkością wolniejszą niż kula do kręgli.

d) Kula do kręgli spadnie na ziemię z prędkością mniejszą niż kara.

Rozkład:

Ponieważ opór powietrza można pominąć, długopis i kula do kręgli spadną z takim samym przyspieszeniem, więc uderzą w ziemię w tym samym czasie. Zatem właściwą alternatywą jest litera A.

Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/aceleracao-da-gravidade.htm

Teachs.ru

Najszczęśliwsze zawody: zobacz ranking obszarów aktywności, które generują większą satysfakcję

Osobista satysfakcja jest jednym z głównych kryteriów wyboru szkolenia lub specjalizacji zawodowe...

read more

Czy jesteś młody jak na swój wiek? Dowiedz się, jak starzenie się wpływa na każdego

Wiek w chwili urodzenia nie zawsze jest wiekiem odzwierciedlanym w naszych ciałach i umysłach. To...

read more

Możliwe jest wyrobienie nawyków do wykonywania ćwiczeń; Wiedzieć jak!

Obecnie tworzenie nawyki wykonywanie ćwiczeń fizycznych jest bardzo trudne dla osób, które mają g...

read more
instagram viewer