Πώς υπολογίζετε την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης;

Η ελεύθερη επιτάχυνση της πτώσης, γνωστή και ως επιτάχυνση που οφείλεται στη βαρύτητα, είναι μια θεμελιώδη έννοια στη φυσική. Είναι η επιτάχυνση που βιώνει ένα αντικείμενο που πέφτει ελεύθερα υπό την επήρεια της βαρύτητας μόνο, χωρίς άλλες δυνάμεις που ενεργούν πάνω του. Δείτε πώς να το υπολογίσετε:

1. Χρησιμοποιώντας τον καθολικό νόμο της βαρύτητας:

* Ο νόμος της καθολικής βαρύτητας του Νεύτωνα: Αυτός ο νόμος δηλώνει ότι κάθε σωματίδιο στο σύμπαν προσελκύει κάθε άλλο σωματίδιο με δύναμη που είναι ανάλογη προς το προϊόν των μαζών τους και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των κέντρων τους.

* Φόρμουλα:

`` `

F =g * (m1 * m2) / r^2

`` `

όπου:

* F είναι η δύναμη της βαρύτητας

* G είναι η βαρυτική σταθερά (περίπου 6,674 x 10^-11 m^3 kg^-1 s^-2)

* Τα M1 και M2 είναι οι μάζες των δύο αντικειμένων

* r είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων των δύο αντικειμένων

* Ελεύθερη επιτάχυνση πτώσης:

Για να βρούμε την επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (G), χρησιμοποιούμε τον δεύτερο νόμο του Newton (F =MA) και αναδιατάθμουμε τον τύπο:

`` `

g =f / m =g * m / r^2

`` `

όπου:

* M είναι η μάζα της γης (ή ο πλανήτης που βρίσκεστε)

* r είναι η απόσταση από το κέντρο της γης στο αντικείμενο (περίπου η ακτίνα της Γης)

2. Χρήση πειραματικών μεθόδων:

* Μέθοδος εκκρεμών: Ένα απλό εκκρεμές μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της επιτάχυνσης λόγω βαρύτητας. Με το χρονοδιάγραμμα της περιόδου ταλάντωσης ενός εκκρεμούς γνωστού μήκους, μπορούμε να υπολογίσουμε το «G».

* Αντικείμενα πτώσης: Με την ακριβή μέτρηση του χρόνου που χρειάζεται για να πέσει ένα αντικείμενο σε μια γνωστή απόσταση, μπορούμε να υπολογίσουμε την επιτάχυνση χρησιμοποιώντας την κινηματική εξίσωση:

`` `

D =V0T + (1/2) GT^2

`` `

όπου:

* D είναι η απόσταση που μειώνεται

* Το V0 είναι η αρχική ταχύτητα (0 σε ελεύθερη πτώση)

* t είναι ο χρόνος που απαιτείται για να πέσει

* Το G είναι η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Κοντά στην επιφάνεια της Γης: Η τιμή του «G» θεωρείται γενικά ότι είναι περίπου 9,8 m/s^2 στην επιφάνεια της Γης. Ωστόσο, ποικίλλει ελαφρώς ανάλογα με παράγοντες όπως το υψόμετρο και το γεωγραφικό πλάτος.

* Αντίσταση αέρα: Στην πραγματικότητα, η αντίσταση στον αέρα επηρεάζει την πτώση αντικειμένων. Οι παραπάνω υπολογισμοί αναλαμβάνουν ένα κενό, όπου η αντίσταση στον αέρα είναι αμελητέα.

* Άλλοι πλανήτες: Η αξία του «G» θα είναι διαφορετική σε άλλους πλανήτες λόγω των διαφορετικών μαζών και των ακτίνων τους.

Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θα θέλατε να επεξεργαστώ σε οποιαδήποτε από αυτές τις μεθόδους ή να παράσχω συγκεκριμένα παραδείγματα!