- Wat is de wet van universele zwaartekracht?
- Verklaring van de wet van universele zwaartekracht
- Formule van de wet van universele zwaartekracht
- Voorbeelden van de wet van universele zwaartekracht
We leggen uit wat de Wet van Universele Zwaartekracht is, hoe de formule en de verklaring eruit zien. Ook voorbeelden van het gebruik van uw formule.
Wat is de wet van universele zwaartekracht?
De wet van universele zwaartekracht is een van de wettenfysiek geformuleerd door Isaac Newton in zijn boekPhilosophiae Naturalis Principia Mathematicavan 1687. Het beschrijft de zwaartekrachtinteractie tussen massieve lichamen en stelt een evenredigheidsrelatie vast van de Zwaartekracht met de massa- van de lichamen.
Om deze wet te formuleren, leidde Newton af dat de kracht waarmee twee massa's elkaar aantrekken evenredig is met het product van hun massa's gedeeld door de afstand die ze in het kwadraat scheidt. Deze aftrekkingen zijn het resultaat van empirische verificatie door middel van de observatie.
De wet houdt in dat hoe dichter en massiever twee lichamen zijn, hoe intenser ze elkaar zullen aantrekken. Net als andere wetten van Newton betekende het een sprong voorwaarts in de wetenschappelijke kennis van de tijd.
Tegenwoordig weten we echter dat vanaf een bepaalde hoeveelheid massa deze wet zijn geldigheid verliest (in het geval van superzware objecten), en het is noodzakelijk om te werken met de wet van de algemene relativiteitstheorie die in 1915 door Albert Einstein is geformuleerd. De wet van universele zwaartekracht is dan een benadering van de wet van Einstein, maar het is nog steeds nuttig om de meeste zwaartekrachtverschijnselen van de wereld te begrijpen.Zonnestelsel.
Verklaring van de wet van universele zwaartekracht
De formele verklaring van deze Newtoniaanse wet houdt in dat:
"De kracht waarmee twee objecten elkaar aantrekken is evenredig met het product van hun massa en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand die hen scheidt."
Dit betekent dat twee lichamen elkaar aantrekken met een grotere of kleinere kracht, afhankelijk van hun massa, groter of kleiner, en afhankelijk van de afstand tussen hen.
Formule van de wet van universele zwaartekracht
De fundamentele formule van de wet van universele zwaartekracht is als volgt:
F = | (G. M1. M2) / r² | . R *
Waar:
- F is de aantrekkingskracht tussen twee massa's
- G is de universele gravitatieconstante (6.673484.10-11 N.m2 / kg2)
- m1 is de massa van een van de lichamen
- m2 is de massa van een ander lichaam
- r de afstand die hen scheidt.
- r * is de eenheidsvector die de richting van de kracht aangeeft.
Als de aantrekkingskrachten van elk lichaam worden berekend (de kracht die massa 1 maakt op 2 en vice versa), zullen we twee krachten hebben die gelijk zijn in module en in tegengestelde richting. Om dit verschil in tekens te verkrijgen, is het noodzakelijk om de vergelijking als volgt te schrijven:
F12 = | G. m1.m2 / (r11-r2) 3 | . (r1-r2)
Als we 1 bij 2 veranderen, krijgen we de kracht voor elk geval. Op deze manier geschreven, de vector (r1-r2) geeft de juiste richting (het teken) voor elke kracht.
Voorbeelden van de wet van universele zwaartekracht
Laten we een paar oefeningen oplossen als voorbeeld van de toepassing van deze formule.
- Stel dat een massa van 800 kg en een massa van 500 kg worden aangetrokken in een vacuüm, gescheiden door een ruimte van 3 meter. Hoe kunnen we de aantrekkingskracht die ze ervaren berekenen?
Simpelweg de formule toepassen:
F = G. (m1.m2) / r2
Dat zal zijn: F = (6,67 × 10-11 N.m2 / kg2). (800 kg. 500 kg) / (3m) 2
En dan: F = 2.964 x 10-6 N.
- Nog een oefening: Op welke afstand moeten we twee massa's van 1 kg plaatsen, zodat ze elkaar aantrekken met een kracht van 1 N?
Uitgaande van dezelfde formule
F = G. (m1.m2) / r2
We zullen de afstand vrijmaken, en dat blijven r2 = G. (m1.m2) / F
Of wat hetzelfde is: r = √ (G. [m1.m2]) / F
Dat wil zeggen: r = √ (6,67 × 10-11 N.m2 / kg2. 1kg x 1kg) / 1N
Het resultaat is dat r = 8,16 x 10-6 meter.