תוֹכֶן
כוח המשיכה נמצא בכל מקום - פשוטו כמשמעו וגם בעשייה המודעת היומיומית של אנשים מסביב לכוכב הלכת. קשה או בלתי אפשרי לדמיין את החיים בעולם נטול השפעותיו, או אפילו בעולם בו ההשפעות הותאמו בכמות "קטנה" - נניח "רק" בערך 25 אחוז. ובכן, דמיין את עצמך הולך לא ממש מסוגל לקפוץ מספיק גבוה כדי לגעת בשולי כדורסל בגובה 10 מטרים עד שאתה מסוגל לטרוף דאנק בקלות; זה בערך מה שרווח של 25 אחוז ביכולת הקפיצה בזכות כוח הכבידה המופחת יספק מספר עצום של אנשים!
אחד מארבעת הכוחות הפיסיקליים הבסיסיים, כוח הכבידה משפיע על כל מפעל הנדסי שאנשים ביצעו אי פעם, במיוחד בתחום הכלכלה. היכולת לחשב את כוח הכובד ולפתור בעיות קשורות זו מיומנות בסיסית וחיונית בקורסי מבוא למדע גופני.
כוח הכובד
אף אחד לא יכול לומר בדיוק מה זה "כוח הכבידה", אבל אפשר לתאר זאת במתמטיקה ובמונחים של כמויות ותכונות פיזיות אחרות. כוח הכבידה הוא אחד מארבעת הכוחות הבסיסיים בטבע, כאשר האחרים הם הכוחות הגרעיניים החזקים והחלשים (הפועלים ברמה האטומית) והכוח האלקטרומגנטי. כוח המשיכה הוא החלש מבין הארבעה, אך יש לו השפעה עצומה על האופן בו היקום עצמו הוא בנה.
מבחינה מתמטית, כוח הכובד בניוטון (או באופן שווה, ק"ג מ"ש)2) בין שני אובייקטים של מסה M1 ו M2 מופרדים על ידי r מטרים מבוטא כ:
F_ {grav} = frac {GM_1M_2} {r ^ 2}איפה ה אוניברסלי קבוע גרביטציה ז = 6.67 × 10-11 N m2/ק"ג2.
הסבר הכבידה
העצמה ז של שדה הכבידה של כל עצם "מסיבי" (כלומר גלקסיה, כוכב, כוכב לכת, ירח וכו ') בא לידי ביטוי מתמטי על ידי הקשר:
g = frac {GM} {d ^ 2}איפה ז הוא הקבוע שהוגדר זה עתה, M הוא מסת האובייקט ו- ד הוא המרחק בין האובייקט לנקודה בה נמדד השדה. אתה יכול לראות על ידי התבוננות בביטוי עבור וgrav זה ז יש יחידות כוח מחולקות במסה, מאז המשוואה עבור ז הוא למעשה כוח משוואת הכובד (המשוואה עבור וgrav) מבלי להסביר את המסה של האובייקט הקטן יותר.
המשתנה ז לכן יש יחידות תאוצה. בסמוך לפני השטח של כדור הארץ, ההאצה הנובעת מכוח הכבידה של כדור הארץ היא 9.8 מטר לשנייה בשנייה, או 9.8 מטר / שניה2. אם תחליט ללכת רחוק במדע הגופני, תראה נתון זה יותר פעמים מכפי שתוכל לספור.
כוח בגלל נוסחת הכבידה
שילוב הנוסחאות בשני החלקים לעיל מייצר את הקשר
F = מ"גאיפה ז = 9.8 מטר / שניות2 על פני כדור הארץ. זהו מקרה מיוחד של חוק התנועה השני של ניוטון, שהוא
F = maניתן להשתמש בנוסחת תאוצת הכבידה בדרך הרגילה עם מה שמכונה משוואות תנועה ניוטוניות המתייחסות למסה (M), מהירות (v), מיקום ליניארי (איקס), מיקום אנכי (y), תאוצה (א) והזמן (t). כלומר, בדיוק כמו ד = (1/2)בשעה2, המרחק שאובייקט יעבור בזמן t בתור תחת כוח של תאוצה נתונה, המרחק y אובייקט ייפול תחת כוח הכובד בזמן t מופק על ידי הביטוי ד = (1/2)gt2, או 4.9_t_2 עבור עצמים שנפלים תחת השפעת כוח הכבידה של כדור הארץ.