Is gravitasiekrag 'n sentrale krag: hoekom, hoe en gedetailleerde insigte


Kom ons bespreek in hierdie artikel of swaartekrag 'n konserwatiewe krag of nie-konserwatief is, en tweedens, is gravitasiekrag 'n sentrale krag of nie-sentraal.

Daar word gesê dat gravitasiekrag 'n konserwatiewe krag is, want die werk wat op die voorwerp gedoen word om van een posisie na 'n ander te beweeg, is onafhanklik van die tyd wat dit neem en die grootte van die krag is konstant.

Wat is gravitasiekrag

Die gravitasiekrag is een van die fundamentele kragte in die natuur en is die swakste aantrekkingskrag.

Die twee voorwerpe met massa oefen 'n krag uit van aantrekkingskrag op mekaar, en hierdie krag is gesentraliseer by 'n fokus tussen die lyn wat die twee voorwerpe verbind. Soos die afstand tussen die twee toeneem, word hierdie aantrekkingskrag tussen die twee swakker en swakker deur die kwadraat van die afstand wat hulle albei skei.

Die wet van gravitasie bepaal dat "Elke voorwerp elke ander voorwerp in die heelal aantrek deur die krag wat direk eweredig is aan die produk van die twee voorwerpe en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen die twee" en word aangedui deur die vergelyking:

F=G*(m1m2)/r2

G=6.67*10-11

Waar

m1 is massa van voorwerp 1

is massa van voorwerp 1

m2 is massa van voorwerp 2

is massa van voorwerp 2

'r' is 'n afstand tussen die twee voorwerpe

By r=∞ sal die gravitasiekrag gelyk aan nul wees.

Waarom gravitasiekrag sentrale krag is

Wanneer die twee liggame begrens word deur die gravitasiekrag van aantrekking, is die krag wat opgelê word ewe groot en werk dit in teenoorgestelde rigtings na mekaar toe, geskei deur 'n afstand.

Oorweeg 'n satelliet wat om die aarde draai. Die massa van die satelliet in vergelyking met die Aarde is baie weglaatbaar en dus sal die Aarde teen 'n baie minuut tempo versnel as dié van die satelliet. Die gravitasie-aantrekkingskrag tussen beide sal daartoe lei dat die satelliet minder massa as die Aarde het om in 'n sirkelvormige wentelbaan om die Aarde te wentel. Dit volg op Kepler se 2nd Wet, waarvolgens "die lyn wat die satelliet met die planeet Aarde verbind, sal gelyke oppervlaktes in gelyke tydsinterval vee".

Vir 'n liggaam om in 'n aaneenlopende beweging te hou, moet die krag altyd na die middelpunt inwerk en die snelheid van die voorwerp wat radiaal na buite wys. Die grootte van die krag by die fokus hang af van die lengte van die skeiding tussen die swaartepunte van beide stelsels. Die gravitasiekrag tussen die twee hou die satelliet in 'n sirkelvormige wentelbaan om die Aarde draai, dus is gravitasiekrag 'n sentrale krag.

is gravitasiekrag 'n sentrale krag
Satelliet wat om planeet Aarde wentel; Beeldkrediet: Quora

Die satelliet om die planeet sal in eenvormige sirkelbeweging beweeg onder die werking van a sentripetale krag gegee deur

Fc=mv2/r

Stel dit gelyk aan die vergelyking van gravitasiekrag

mv2/r =G*(Mm)/r2

'v' is die spoed van wentelende satelliet om die Aarde.

Die siklus behou sy momentum terwyl ry eintlik as gevolg van die sentrale krag geabsorbeer word deur die draaiende wiele wat help om die momentum van die siklus konstant te hou en dus kan die ruiter die siklus in 'n vertikale posisie hou. As die momentum wat op die siklus toegepas word gelyk aan nul is, sal die siklus op die grond val. Die rigting van die hoekmomentum lê langs die rotasie-as. Hoe groter die spoed van die wiele, meer sal die momentum van die siklus wees. Ons kan fiets ry as die momentum word bewaar as gevolg van die sirkelbeweging van die wiele.

Op dieselfde wyse is die momentum van die satelliet behoue ​​bly as gevolg van die sentrale krag wat inwerk as gevolg van die gravitasiekrag tussen die Aarde en die satelliet.

Waarom swaartekrag konserwatiewe krag is

Swaartekrag is 'n krag van aantrekkingskrag wat deur voorwerpe na die middel van die Aarde ervaar word. Elke voorwerp met massa besit 'n swaartepunt en is aan mekaar gebind deur die aantrekkingskrag van aantrekkingskrag. Die gravitasiekrag is 'n langafstandkrag tussen die twee liggame met massa en is nie afhanklik van enige veld nie en is dus 'n nie-kontakkrag.

Die gewig van enige voorwerp op die Aarde sal die massa keer die versnelling as gevolg van swaartekrag wees. Die potensiële energie van die voorwerp op 'n sekere hoogte bo die oppervlak van die aarde is PE = mgh. Werk wat gedoen word om die voorwerp vanaf hoogte 'h' na die oppervlak van die aarde te bring, is dieselfde as die potensiële energie wat met daardie voorwerp op 'n spesifieke hoogte 'h' geassosieer word.

Die liggaam in rus het 'n mate van potensiële energie wat daarmee geassosieer word, as daar 'n effense verandering in potensiële energie is, is dit duidelik dat daar 'n mate van werk deur die sisteem gedoen word. Die werk wat in 'n nabygeleë pad gedoen word, is altyd nul aangesien die krag wat op die liggame ervaar word, onafhanklik is van 'n pad wat geneem word en dus word die gravitasiekrag bewaar.

Werk gedoen om die voorwerp van een plek na 'n ander te verplaas is

Werk gedoen om die satelliet van punt 1 na punt 2 te verplaas is

Aangesien werk met die potensiële energie geassosieer word, is potensiële energie U= -G*(m1m2)/r2

Die negatiewe teken dui aan dat die gravitasiekrag is altyd aantreklik.

Dwing daarom F=-dU/dr;

In sentrale krag is die totale energie TE = KE + PE =(1/2)mv2+mgh

Die hoekmomentum tussen die twee massas L=r*mv=Konstant

Dit impliseer dat die momentum van die voorwerp in 'n wentelbaan behoue ​​bly en geen werk word in hierdie proses gedoen nie, dus die totale energie word behoue. Daarom is 'n gravitasiekrag konserwatief.

Eenheid van gravitasiekrag

Die eenheid van gravitasiekrag is Newton, vernoem na die wetenskaplike Isaac Newton vir sy ontdekking.

Die waarde van die universele gravitasiekonstante G is 6.67*10-11 Nm2/ kg2. In die CGS-eenheid het ons

Daarom is die eenheid van die gravitasiekrag Newton.

Lees meer oor Is gravitasiekrag 'n kontakmag: hoekom, hoe, wanneer en gedetailleerde feite

Algemene vrae

Wat is die swaartekrag wat op die voorwerp met 'n massa van 1.5 kg op die aarde se oppervlak inwerk?

Ons weet:

Massa van die aarde ME= 5.98 * 1024 kg

Massa van die voorwerp m=1.5kg

Die radius van die Aarde r=6.38*106m

Versnelling as gevolg van swaartekrag g=9.8m/s2

Gravitasiekonstante G=6.67*10-11Nm2kg2

Oplossing:

Wat is die omvang van gravitasiekrag?

Die gravitasie krag is gelyk in grootte en tree in teenoorgestelde rigtings teenoor mekaar op.

Die omvang van die gravitasiekrag is oneindig. Die gravitasiekrag is die sterkste tussen die voorwerpe wat hoë massas het en die naaste aan mekaar is; dieselfde word swakker as die afstand tussen die voorwerpe baie groter is en op 'n oneindige afstand word geen gravitasiekrag waargeneem nie.

Wat is 'n sentrale krag?

Veerkrag, elektrostatiese krag, gravitasiekrag, sentripetale kragte is sommige voorbeelde van die sentrale magte.

Krag wat op die voorwerp inwerk, word langs die lyn gerig wat die voorwerp verbind en die oorsprong word sentrale krag genoem.

Sal jy 'n verandering in jou gewig waarneem as jy van Goa na Groenland beweeg?

Ja. Groenland is naby die Noordpool van die Aarde geleë.

Aangesien die versnelling as gevolg van swaartekrag groter is by die pole, sal daar 'n effense toename in die gewig wees as jou gewig gemeet in Goa.

AKSHITA MAPARI

Hallo, ek is Akshita Mapari. Ek het M.Sc. in Fisika. Ek het aan projekte gewerk soos Numeriese modellering van winde en golwe tydens sikloon, Fisika van speelgoed en gemeganiseerde opwindingsmasjiene in pretpark gebaseer op Klassieke Meganika. Ek het 'n kursus oor Arduino gevolg en het 'n paar mini-projekte op Arduino UNO bereik. Ek hou altyd daarvan om nuwe sones op die gebied van wetenskap te verken. Ek glo persoonlik dat leer meer entoesiasties is as dit met kreatiwiteit geleer word. Afgesien hiervan hou ek daarvan om te lees, te reis, op kitaar te tokkel, klippe en lae te identifiseer, fotografie en skaak te speel. Koppel my op LinkedIn - linkedin.com/in/akshita-mapari-b38a68122

Onlangse plasings