Schwerkraft berechnen: 10 Schritte (mit Bildern)

Schritte
- Teil 1 von 2: Berechnung der Schwerkraft zwischen zwei Objekten
- Teil 2 von 2: Berechnung der Schwerkraft auf der Erde
Tipps

Die Schwerkraft ist eine der Kräfte der Natur. Der wichtigste Aspekt der Schwerkraft ist, dass sie universell ist: Alle Dinge werden durch die Schwerkraft zueinander angezogen. Die auf ein Objekt wirkende Gravitationskraft hängt von der Masse beider Objekte und dem Abstand zwischen ihnen ab.

Schritte

Teil 1 von 2: Berechnung der Schwerkraft zwischen zwei Objekten

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 1

1. Definieren Sie die Gleichung der Schwerkraft, die ein Objekt anzieht, F_Grab = (Gm₁m₂)/D. Um die Schwerkraft eines Objekts korrekt zu bestimmen, basiert diese Gleichung auf der Masse beider Objekte und dem Abstand zwischen den beiden Objekten. Die Variablen sind unten definiert.

F_Grab ist die Schwerkraft
g ist die universelle Gravitationskonstante 6,673 x 10 Nm/kg
m₁ ist die Masse des ersten Objekts
m₂ ist die Masse des zweiten Objekts
D ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten beider Objekte
Manchmal vermisst du den Brief R siehe statt des Buchstabens D. Beide Symbole repräsentieren den Abstand zwischen den beiden Objekten.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 2

2. Verwenden Sie die richtigen metrischen Einheiten. Für diese spezielle Gleichung müssen Sie das metrische System verwenden. Die Masse beider Objekte sollte in Kilogramm (kg) und der Abstand in Metern (m) angegeben werden. Sie müssen in diese Einheiten umrechnen, bevor Sie mit der Berechnung fortfahren.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 3

3. Bestimmen Sie die Masse des betreffenden Objekts. Sie können kleinere Gegenstände auf einer Waage oder Waage wiegen, um das Gewicht in Kilogramm (kg) zu bestimmen. Bei größeren Objekten müssen Sie die Masse anhand einer Tabelle oder online abschätzen. Bei physikalischen Problemen ist normalerweise die Masse des Objekts bekannt.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 4

4. Messen Sie den Abstand zwischen den beiden Objekten. Wenn Sie die Schwerkraft zwischen einem Objekt und der Erde berechnen möchten, müssen Sie bestimmen, wie weit das Objekt vom Erdmittelpunkt entfernt ist.

Der Abstand von der Erdoberfläche zum Zentrum beträgt etwa 6,38 x 10 m.

Im Internet finden Sie Tabellen und andere Informationen über die durchschnittliche Entfernung eines Objekts vom Erdmittelpunkt in verschiedenen Abständen von der Erdoberfläche.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 5

5. Löse die Gleichung. Nachdem Sie die Variablen der Gleichung definiert haben, können Sie sie ausfüllen und die Gleichung lösen. Stellen Sie sicher, dass alle Einheiten im metrischen System sind und die richtige Skala haben. Masse sollte in Kilogramm und Entfernung in Metern angegeben werden. Lösen Sie die Gleichung mit der richtigen Reihenfolge der Operationen.

Beispiel: Bestimmen Sie die Schwerkraft einer 68 kg schweren Person auf der Erdoberfläche. Die Masse der Erde beträgt 5,98 x 10 kg.

Stellen Sie sicher, dass alle Ihre Variablen die richtigen Einheiten haben. m₁ = 5,98 x 10 kg, m₂ = 68 kg, g = 6,673 x 10 Nm/kg, en D = 6,38 x 10 m

Schreiben Sie die Gleichung auf: F_Grab = (Gm₁m₂)/D = [(6,67 x 10) x 68 x (5,98 x 10)]/(6,38 x 10)

Multiplizieren Sie die Massen der beiden Objekte. 68 x (5,98 x 10) = 4,06 x 10

Multiplizieren Sie das Produkt von m₁ und m₂ mit der Gravitationskonstanten g.(4,06 x 10) x (6,67 x 10) = 2,708 x 10

Den Abstand zwischen den beiden Objekten quadrieren. (6,38 x 10) = 4,07 x 10

Teile das Produkt von g x m₁ x m₂ durch das Quadrat der Entfernung zur Bestimmung der Schwerkraft in Newton (N). 2,708 x 10/4,07 x 10 = 665 N

Die Schwerkraft beträgt 665 N.

Teil 2 von 2: Berechnung der Schwerkraft auf der Erde

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 6

1. Verstehen Sie das zweite Bewegungsgesetz von Newton, F = ma. Newtons zweites Bewegungsgesetz besagt, dass jedes Objekt beschleunigt wird, wenn eine Nettokraft oder eine unausgeglichene Kraft darauf ausgeübt wird. Mit anderen Worten, wenn auf ein Objekt eine Kraft ausgeübt wird, die größer ist als die Kräfte, die in die entgegengesetzte Richtung auf das Objekt wirken, dann beschleunigt das Objekt in Richtung der größeren Kraft.

Dieses Gesetz lässt sich mit der Gleichung zusammenfassen F = ma, wodurch F die Macht, m die Masse des Objekts und ein das getriebe ist.
Mit dieser Gleichung können wir die Gravitation auf jedem Objekt auf der Erdoberfläche berechnen, indem wir die bekannte Gravitationsbeschleunigung verwenden.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 7

2. Kennen Sie die Gravitationsbeschleunigung auf der Erde. Auf der Erde bewirkt die Schwerkraft, dass Objekte mit 9,8 m/s . beschleunigt werden. Auf der Erdoberfläche können wir die vereinfachte Gleichung verwenden F_Grab = mg zur Berechnung der Schwerkraft verwenden.

Wenn Sie eine genauere Annäherung an die Schwerkraft wünschen, können Sie immer die obige Gleichung verwenden, F_Grab = (GM_Bodenm)/d.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 8

3. Verwenden Sie die richtigen metrischen Einheiten. Für diese spezielle Gleichung müssen Sie das metrische System verwenden. Die Masse beider Objekte sollte in Kilogramm (kg) und der Abstand in Metern (m) angegeben werden. Sie müssen in diese Einheiten umrechnen, bevor Sie mit der Berechnung fortfahren.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 9

4. Bestimmen Sie die Masse des betreffenden Objekts. Sie können kleinere Gegenstände auf einer Waage oder Waage wiegen, um das Gewicht in Kilogramm (kg) zu bestimmen. Bei größeren Objekten müssen Sie die Masse anhand einer Tabelle oder online abschätzen. Bei physikalischen Problemen ist normalerweise die Masse des Objekts bekannt.

Bildtitel Calculate Force of Gravity Step 10

Wir verwenden die gleiche Gleichung wie oben und sehen, wie gut unsere Näherung ist. Bestimmen Sie die Schwerkraft einer 68 kg schweren Person auf der Erdoberfläche.

Stellen Sie sicher, dass alle Variablen die richtigen Einheiten haben: m = 68 kg, g = 9,8 m/s.

Schreibe die Gleichung auf. F_Grab = mg = 68*9,8 = 666 N.

Von F = mg ist die Schwerkraft 666 N, während eine genauere Gleichung eine Kraft von 665 N . ergibt. Wie man sieht sind diese Werte fast identisch.

Tipps

Diese beiden Formeln sollten das gleiche Ergebnis liefern, aber die kürzere Formel ist einfacher auf Probleme mit Objekten auf der Erdoberfläche anzuwenden.
Verwenden Sie die erste Formel, wenn Sie die Gravitationsbeschleunigung auf einem Planeten nicht kennen oder wenn Sie die Anziehungskraft zwischen zwei besonders großen Objekten bestimmen, z. B. zwischen einem Mond und einem Planeten.