PECUTAN GRAVITI: APA ITU, BAGAIMANA MENGUKURNYA DAN MELAKUKAN LATIHAN - FIZIKAL - 2026

The pecutan graviti atau graviti pecutan ditakrifkan sebagai keamatan medan graviti Bumi. Iaitu, daya yang diberikannya pada objek apa pun, per unit jisim.

Huruf ini dilambangkan dengan huruf g yang sudah dikenal sekarang dan nilai perkiraannya di sekitar permukaan bumi adalah 9,8 m / s ² . Nilai ini mungkin sedikit berbeza dengan lintang geografi dan juga dengan ketinggian sehubungan dengan permukaan laut.

Angkasawan di jalan angkasa di permukaan Bumi. Sumber: Pixabay

Pecutan graviti, selain mempunyai magnitud yang disebutkan di atas, mempunyai arah dan akal. Akibatnya, ia diarahkan secara menegak ke arah pusat bumi.

Medan graviti Bumi. Sumber: Sumber: Sjlegg

Medan graviti Bumi dapat diwakili sebagai satu set garis radial yang menunjuk ke arah pusat, seperti yang ditunjukkan pada gambar sebelumnya.

Apakah pecutan graviti?

Nilai pecutan graviti di Bumi atau di planet lain sama dengan intensiti medan graviti yang dihasilkannya, yang tidak bergantung pada objek di sekelilingnya, tetapi hanya pada jisim dan radius sendiri.

Pecutan graviti sering didefinisikan sebagai pecutan yang dialami oleh objek dalam jatuh bebas di sekitar permukaan bumi.

Dalam praktiknya inilah yang selalu terjadi, seperti yang akan kita lihat di bahagian berikut, di mana Hukum Gravitasi Universal Newton akan digunakan.

Newton dikatakan telah menemui undang-undang yang terkenal ini ketika bertafakur jatuh di bawah pokok. Ketika dia merasakan pukulan epal di kepalanya, dia segera mengetahui bahwa kekuatan yang membuat epal jatuh sama dengan yang menyebabkan Bulan mengorbit Bumi.

Hukum Graviti Sejagat

Sama ada legenda epal itu benar atau tidak, Newton menyedari bahawa besarnya daya tarikan graviti antara dua objek, misalnya antara Bumi dan Bulan, atau Bumi dan epal, mesti bergantung pada jisimnya. :

Ciri-ciri daya graviti

Gaya graviti sentiasa menarik; iaitu, dua badan yang dipengaruhi menarik antara satu sama lain. Sebaliknya tidak mungkin berlaku, kerana orbit badan langit ditutup atau terbuka (komet, misalnya) dan daya tolakan tidak akan dapat menghasilkan orbit tertutup. Oleh itu massa selalu menarik antara satu sama lain, apa sahaja yang berlaku.

Pendekatan yang cukup baik untuk bentuk Bumi yang sebenarnya (m ₁ ) dan Bulan atau epal (m ₂ ) adalah dengan anggapan bahawa bentuknya berbentuk bulat. Gambar berikut adalah gambaran fenomena ini.

Hukum Graviti Universal Newton. Sumber: Saya, Dennis Nilsson

Di sini kedua daya yang diberikan oleh m ₁ pada m ₂ dan daya yang diberikan oleh m ₂ pada m _{1 diwakili} , keduanya sama besar dan diarahkan sepanjang garis yang bergabung dengan pusat. Mereka tidak dibatalkan, kerana digunakan pada objek yang berbeza.

Dalam semua bahagian berikut, anggapan bahawa objek itu homogen dan berbentuk bulat, oleh itu pusat gravitiinya bertepatan dengan pusat geometri mereka. Seluruh jisim tertumpu di sana boleh diandaikan.

Bagaimana graviti diukur pada planet yang berbeza?

Graviti dapat diukur dengan gravimeter, alat yang digunakan untuk mengukur gravitasi yang digunakan dalam tinjauan gravimetri geofizik. Pada masa ini mereka jauh lebih canggih daripada yang asli, tetapi pada awalnya mereka berdasarkan pendulum.

Pendulum terdiri daripada tali tipis, ringan dan tidak dapat dilihat panjang L. Salah satu hujungnya dipasang pada penyokong dan jisim m digantung dari yang lain.

Apabila sistem berada dalam keseimbangan, jisimnya tergantung secara menegak, tetapi apabila dipisahkan darinya, ia mula berayun menjalankan gerakan mundur. Graviti bertanggungjawab untuknya. Untuk semua yang berikut, adalah sah untuk menganggap bahawa graviti adalah satu-satunya daya yang bertindak pada bandul.

Tempoh T ayunan pendulum untuk ayunan kecil diberikan oleh persamaan berikut:

Eksperimen untuk menentukan nilai

bahan

- 1 bola logam.

- Tali beberapa panjang yang berbeza, sekurang-kurangnya 5.

- Pita pengukur.

- Pengangkut.

- Jam randik.

- Sokongan untuk memperbaiki bandul.

- Kertas grafik atau program komputer dengan hamparan.

Proses

1. Pilih salah satu tali dan pasangkan bandul. Ukur panjang tali + jejari sfera. Ini akan menjadi panjang L.
2. Keluarkan bandul dari kedudukan keseimbangan kira-kira 5 darjah (ukur dengan protraktor) dan biarkan berayun.
3. Serentak mulakan jam randik dan ukur masa 10 ayunan. Tuliskan hasilnya.
4. Ulangi prosedur di atas untuk panjang yang lain.
5. Cari masa yang diperlukan untuk bandul berayun (membahagi setiap hasil di atas dengan 10).
6. Segi empat nilai yang diperoleh, dapatkan T ²
7. Pada kertas graf, sebutkan setiap nilai T ² pada paksi menegak, melawan nilai L masing-masing pada paksi mendatar. Bersesuaian dengan unit dan jangan lupa untuk mengambil kira salah penilaian instrumen yang digunakan: pita pengukur dan jam randik.
8. Lukiskan garis terbaik yang sesuai dengan titik-titik yang dilakarkan.
9. Cari cerun m garis ini dengan menggunakan dua titik yang menjadi miliknya (tidak semestinya titik eksperimen). Tambahkan ralat eksperimen.
10. Langkah-langkah di atas dapat dilakukan dengan spreadsheet dan pilihan untuk membina dan menyesuaikan garis lurus.
11. Dari nilai cerun untuk membersihkan nilai g dengan ketidakpastian eksperimen masing-masing.

Nilai piawai bagi

Nilai piawai graviti di Bumi ialah: 9.81 m / s ² , pada garis lintang 45º utara dan di permukaan laut. Oleh kerana Bumi bukan sfera yang sempurna, nilai g berbeza sedikit, lebih tinggi di kutub dan lebih rendah di khatulistiwa.

Mereka yang ingin mengetahui nilai di kawasan mereka boleh mendapatkannya diperbaharui di laman web Institut Metrologi Jerman PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt), di bahagian Sistem Maklumat Graviti (GIS).

Graviti pada bulan

Medan graviti Bulan telah ditentukan dengan menganalisis isyarat radio dari prob angkasa yang mengorbit satelit. Nilainya di permukaan bulan ialah 1.62 m / s ²

Graviti pada mars

Nilai g _P untuk sebuah planet bergantung pada jisimnya M dan jejarinya R seperti berikut:

Oleh itu:

Untuk planet Marikh, data berikut tersedia:

M = 6.4185 x 10 ²³ kg

R = 3390 km

G = 6.67 x 10 ^-11 Nm ² / kg ²

Dengan data ini, kita tahu bahawa graviti Mars adalah 3.71 m / s ² . Secara semula jadi, persamaan yang sama dapat diterapkan dengan data Bulan atau planet lain dan dengan itu menganggarkan nilai graviti.

Latihan diselesaikan: epal yang jatuh

Anggaplah bahawa Bumi dan epal berbentuk bulat. Jisim Bumi ialah M = 5,98 x 10 ²⁴ kg dan jejarinya ialah R = 6,37 x 10 ⁶ m. Jisim epal ialah m = 0.10 kg. Katakan tidak ada kekuatan lain kecuali gaya graviti. Dari Newton's Law of Universal Gravitation cari:

a) Daya graviti yang diberikan Bumi ke atas epal.

b) Pecutan yang dialami oleh epal ketika dilepaskan dari ketinggian tertentu, menurut Hukum Kedua Newton.

Penyelesaian

a) Epal (kononnya berbentuk sfera, seperti Bumi) mempunyai radius yang sangat kecil dibandingkan dengan jari-jari Bumi dan tenggelam dalam medan graviti. Gambar berikut jelas tidak berskala, tetapi ada rajah medan graviti g, dan daya F yang diberikan oleh bumi pada epal:

Skema yang menunjukkan kejatuhan epal di sekitar Bumi. Ukuran epal dan ketinggian musim luruh tidak dapat diabaikan. Sumber: buatan sendiri.

Dengan menerapkan Hukum Gravitasi Universal Newton, jarak antara pusat dapat dianggap kira-kira nilai yang sama dengan jari-jari Bumi (ketinggian dari mana apel jatuh juga dapat diabaikan dibandingkan dengan jari-jari Bumi). Oleh itu:

b) Menurut Undang-undang Kedua Newton, besarnya daya yang diberikan pada epal adalah:

F = ma = mg

Yang nilainya 0.983 N, menurut pengiraan sebelumnya. Menyamakan kedua-dua nilai dan kemudian menyelesaikan besarnya pecutan, kami memperoleh:

mg = 0.983 N

g = 0.983 N / 0.10 kg = 9.83 m / s ²

Ini adalah penghampiran nilai graviti yang sangat baik.

Rujukan

1. Giancoli, D. (2006). Fizik: Prinsip dengan aplikasi. Edisi Keenam. Dewan Prentice. 118-122.
2. Hewitt, Paul. (2012). Sains Fizikal Berkonsep. Edisi Kelima. Pearson. 91-94.
3. Rex, A. (2011). Asas Fizik. Pearson. 213-221.