من أجل تسهيل العمل بكميات مختلفة في الفيزياء ، يتم استخدام تدوينها القياسي. بفضلهم ، يمكن للجميع بسهولة تذكر العديد من الصيغ المهمة لعمليات معينة. في هذه المقالة ، سننظر في مسألة ما تعنيه gفي الفيزياء
ظاهرة الجاذبية
لفهم معنى g في الفيزياء (تمت تغطية هذا الموضوع في الصف السابع من المدارس الثانوية) ، يجب أن تتعرف على ظاهرة الجاذبية. في نهاية القرن السابع عشر ، نشر إسحاق نيوتن أعماله العلمية الشهيرة ، حيث صاغ المبادئ الأساسية للميكانيكا. في هذا العمل ، خص مكانًا خاصًا لما يسمى بقانون الجاذبية العالمية. ووفقا له ، فإن جميع الأجسام ذات الكتلة المحدودة تنجذب إلى بعضها البعض ، بغض النظر عن المسافة بينها. يتم حساب قوة الجذب بين الأجسام ذات الكتل m1 ، m2باستخدام الصيغة التالية:
F=Gm1 m2/ r2.
هنا G - ثابت الجاذبية العالمي ، r -المسافة بين مراكز كتلة الأجسام في الفضاء. تسمى القوة F تفاعل الجاذبية ، والتي ، مثل قوة كولوم ، تتناقص مع مربع المسافة ، ولكن على عكس قوة كولوم ، تكون الجاذبية جذابة فقط.
تسارع السقوط الحر
عنوان هذه الفقرة من المقال هو الإجابة على سؤال حول معنى الحرف g في الفيزياء. يتم استخدامه لأن الكلمة اللاتينية التي تعني "الجاذبية" هي gravitas. الآن يبقى أن نفهم ما هو تسارع السقوط الحر. للقيام بذلك ، ضع في اعتبارك القوة التي تؤثر على كل جسم يقع بالقرب من سطح الأرض. دع الجسم يمتلك كتلة م ، ثم نحصل على:
F=GmM / R2=مز ، حيث g=GM / R2.
هنا M، R هي كتلة كوكبنا ونصف قطره. لاحظ أنه حتى إذا كان الجسم على ارتفاع معين h فوق السطح ، فإن هذا الارتفاع أقل بكثير من R ، لذلك يمكن تجاهله في الصيغة. احسب قيمة g:
g=GM / R2=6 ، 6710-11 5 ، 97210 24/ (6371000)2=9.81 م / ج2.
ماذا تعني g في الفيزياء؟ التسارع g هو القيمة التي تزداد بها سرعة أي جسم يسقط بحرية على سطح الأرض. يستنتج من الحسابات أن الزيادة في السرعة لكل ثانية من السقوط تبلغ 9.81 م / ث (35.3 كم / س).
يرجى ملاحظة أن قيمة g لا تعتمد على كتلة الجسم. في الواقع ، يمكن ملاحظة أن الأجسام الأكثر كثافة تسقط بشكل أسرعكثيف. يحدث هذا لأنهم يتأثرون بقوى مختلفة من مقاومة الهواء ، وليس بقوى الجاذبية المختلفة.
تسمح لك الصيغة أعلاه بتحديد g ليس فقط لأرضنا ، ولكن أيضًا لأي كوكب آخر. على سبيل المثال ، إذا استبدلنا كتلة ونصف قطر المريخ بها ، فسنحصل على القيمة 3.7 m / s2، وهي أقل بنحو 2.7 مرة من الأرض.
وزن الجسم والتسارع ز
أعلاه نظرنا إلى ما تعنيه g في الفيزياء ، واتضح أيضًا أن هذا هو التسارع الذي تسقط به جميع الأجسام في الهواء ، وأن g أيضًا معامل عند حساب الجاذبية.
الآن ضع في اعتبارك الموقف عندما يكون الجسم في حالة راحة ، على سبيل المثال ، كوب على الطاولة. تعمل قوتان على ذلك - الجاذبية وردود الفعل الداعمة. الأول يتعلق بالجاذبية ويتم توجيهه إلى الأسفل ، والثاني بسبب مرونة مادة الطاولة ويتم توجيهه إلى الأعلى. الزجاج لا يطير ولا يسقط من خلال الطاولة لمجرد أن كلا القوتين يوازنان بعضهما البعض. في هذه الحالة ، القوة التي يضغط بها الجسم (الزجاج) على الدعامة (الطاولة) تسمى وزن الجسم. من الواضح أن التعبير الخاص بها سيأخذ الشكل:
P=مز.
وزن الجسم هو قيمة متغيرة. الصيغة المكتوبة أعلاه صالحة لحالة الراحة أو الحركة الموحدة. إذا تحرك الجسم بالتسارع ، فيمكن أن يزداد وزنه وينقص. على سبيل المثال ، وزن رواد الفضاء ، الذي يطلقه المعزز في مدار أرضي منخفض ، يزداد عدة مرات أثناء الإطلاق.
