Was ist die Beschleunigung des freien Falls?

Was ist die Beschleunigung des freien Falls?
Anonim

Antworten:

#g = 9.80665 # # "m / s" ^ 2 # (siehe unten)

Erläuterung:

In Situationen, in denen sich ein Partikel befindet freier Fall, das nur Die auf das Objekt einwirkende Kraft ist die nach unten gerichtete Kraft des Erdschwerefeldes.

Da alle Kräfte eine Beschleunigung erzeugen (Newtons zweites Bewegungsgesetz), erwarten wir Objekte beschleunigen aufgrund dieser Anziehungskraft auf die Erdoberfläche.

Diese Beschleunigung durch Schwerkraft nahe der Erdoberfläche (Symbol "#G#") ist das Gleiche für alles Objekte in der Nähe der Erdoberfläche (die nicht von anderen Kräften beeinflusst werden, die diese Schwerkraft leicht beherrschen können, wie subatomare Teilchen und ihre) elektromagnetisch Wechselwirkungen).

Der Wert von #G# ist als Konstante standardisiert:

  • #Farbe (blau) (g = 9.80665 # #color (blau) ("m / s" ^ 2 #

Es gibt jedoch viele Faktoren, die diesen Wert beeinflussen können, je nachdem, wo sich das Objekt befindet. Daher werden Annäherungen fast immer in Berechnungen verwendet (am häufigsten) #10# # "m / s" ^ 2 #, #9.8# # "m / s" ^ 2 #, oder #9.81# # "m / s" ^ 2 #).

#ul (bb ("Zusatzinfo" #:

Dieser Wert von #G# war beides experimentell bestimmt und bestimmt über Newtons Gravitationsgesetz, welche Staaten

  • #F_ "grav" = (Gm_1m_2) / (r ^ 2) #

woher

  • #F_ "grav" # ist die zwischen zwei Objekten erlebte Schwerkraft

  • #G# ist der Gravitationskonstante (Verwechsle das nicht mit #G#!), definiert als # 6.674xx10 ^ -11 ("N" · m m ^ 2) / ("kg" ^ 2) #

  • # m_1 # und # m_2 # sind die Massen der beiden Objekte in Kilogramm, In keiner bestimmten Reihenfolge

  • # r # ist der Abstand zwischen ihnen, in Metern

Wenn das Objekt ist in der Nähe der Erdoberfläche ist der Abstand zwischen der Erde und dem Objekt im Wesentlichen der Radius der Erde (#Re"#). Eine der Massen der Objekte ist auch die Masse der Erde #mir"#so haben wir dann

  • #color (grün) (F_ "grav" = (Gm_ "E" m) / ((r_ "E") ^ 2) #

Was können wir tun, um den Wert von zu finden? #G# ist …

Zuerst erkennen Newtons zweites Gesetz was, wenn die Beschleunigung ist #G# ist

#F_ "grav" = mg #

wir können diesen Wert durch ersetzen #F_ "grav" # in der obigen Gleichung zu ergeben

#mg = (Gm_Em) / ((r_E)) ^ 2) #

Beide Seiten durch teilen # m #:

  • #Farbe (rot) (g = (Gm_ "E") / ((r_ "E") ^ 2) #

Was sagt uns diese Gleichung?

Beachten Sie, wie der Wert des Objekts ist # m # ist nicht mehr Teil dieser Gleichung … das beweist das #G# ist völlig unabhängig der Masse des Objekts.

Der Wert von #G# kann man also anhand der Gravitationskonstante die Masse der Erde (# 5.9722 xx 10 ^ 24 # #"kg"#) und der Radius der Erde (#6371008# # "m"):

#g = ((6.674xx10 ^ -11 ("N · m · ^)) / (" kg ^ ^ 2)) (5.9722xx10 ^ 24cancel ("kg")))) / ((6371008Farbe (weiß) (l) "m") ^ 2) #

# = Farbe (blau) (9,8 # #color (blau) ("m / s" ^ 2 #