Hva betyr det å si at jordens tyngdekraft er 9,8 m / s2?

Hva betyr det å si at jordens tyngdekraft er 9,8 m / s2?
Anonim

Svar:

Graden av akselerasjon (også referert til som gravitasjonsfeltstyrken) på overflaten av jorden har et gjennomsnitt på # 9.807 m / s ^ 2 #, noe som betyr at en gjenstand tapt nær jordoverflaten vil akselerere nedover med denne hastigheten.

Forklaring:

Gravity er en kraft, og ifølge Newtons andre lov vil en kraft som virker på en gjenstand, føre til at den akselererer:

# F = ma #

Accelerasjon er en hastighet for endring av hastighet (eller hastighet, hvis du arbeider med vektorer). Hastigheten måles i # M / s #, så en hastighetsendring er målt i # (M / s) / s # eller # M / s ^ 2 #.

En gjenstand falt nær jordens overflate vil akselerere nedover i omtrent # 9,8 m / s ^ 2 # på grunn av tyngdekraften, uavhengig av størrelse, hvis luftmotstanden er minimal.

Siden en stor gjenstand vil føle en stor tyngdekraft og en liten gjenstand vil føle en liten tyngdekraft, kan vi ikke snakke om tyngdekraften som en konstant. Vi kan snakke om "gravitasjonsfeltstyrken" når det gjelder gravitasjonskraften per kg masse # (9.8N / (kg)) #, men det viser seg at Newton (N) er en avledet enhet slik at # 1N = 1 kg * m / s ^ 2 #, så # N / (kg) # er virkelig det samme som # M / s ^ 2 # uansett.

Det bør bemerkes at tyngdekraften ikke er en konstant - etter hvert som du kommer lenger fra jordens senter, blir tyngdekraften svakere. Det er ikke engang en konstant på overflaten, da den varierer fra ~ 9,83 ved polene til ~ 9,78 ved ekvator. Derfor bruker vi gjennomsnittsverdien på 9,8, eller noen ganger 9,81.

Svar:

Det betyr at noe objekt tiltrekkes av jorden mot sentrum med en Force # F = mtimes g #, hvor # M # er massen av kroppen og # G # akselerasjon på grunn av tyngdekraft, oppgitt i spørsmålet.

Forklaring:

I henhold til universell gravitasjonsloven er tiltrekningskraften mellom to legemer direkte proporsjonal med produktet av massene av de to legemene. det er også omvendt proporsjonalt med torget av avstanden mellom de to. Det er tyngdekraften som følger invers kvadratisk lov.

matematisk

#F_G prop M_1.M_2 #

Også #F_G prop 1 / r ^ 2 #

Kombinere de to får vi proportionalitetsuttrykket

#F_G prop (M_1.M_2) / r ^ 2 #

Følger det

#F_G = G (M_1.M_2) / r ^ 2 #

Hvor # G # er proporsjonaliteten konstant.

Den har verdien # 6.67408 xx 10 ^ -11 m ^ 3 kg ^ -1 s ^ -2 #

# R # er den gjennomsnittlige radius av jord og tatt som # 6.371 ganger 10 ^ 6 m #

Jordens masse er # 5.972xx 10 ^ 24 kg #

Hvis en av kroppene er jord blir ligningen

#F_G = (G (M_e) / r ^ 2).m #

Se dette har redusert til # F = mg #

var # g = G (M_e) / r ^ 2 #

Sette inn verdiene

# g = 6,67408 xx10 ^ -11 (5,972xx 10 ^ 24) / (6,331 ganger 10 ^ 6) ^ 2 #

Forenkle vi får

# gapprox9.8 m // s ^ 2 #

Med andre ord hvis en gjenstand faller fra en høyde # H # over jordens overflate, vil objektet falle mot jorden med konstant akselerasjon av # g = 9,8 m // s ^ 2 #