Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Leg uit waarom de zwaartekrachtversnelling van enig object in de buurt van de aarde hetzelfde is, ongeacht wat massa is?

De zwaartekrachtversnelling van een object in de buurt van de aarde is hetzelfde, ongeacht zijn massa vanwege een prachtig samenspel tussen de wet van Newton van Universal Gravitation en de tweede bewegingswet van Newton. Hier is de uitsplitsing:

1. Newton's Law of Universal Gravitation:

* Deze wet stelt dat elk deeltje in het universum elk ander deeltje aantrekt met een kracht die is:

* evenredig met het product van hun massa: Grotere massa's oefenen een sterkere zwaartekracht uit.

* omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen hun centra: Hoe verder objecten uit elkaar zijn, hoe zwakker de zwaartekracht.

2. Newton's tweede bewegingswet:

* Deze wet stelt dat de versnelling van een object recht evenredig is met de netto kracht die erop werkt en omgekeerd evenredig met zijn massa:

* f =ma (Kracht =massa × versnelling)

het samenstellen:

1. zwaartekracht op een object: Wanneer we het hebben over de zwaartekrachtversnelling in de buurt van de aarde, overwegen we de zwaartekracht die door de aarde wordt uitgeoefend op een object. Deze kracht wordt berekend met behulp van Newton's wet van universele zwaartekracht, waarbij de massa van de aarde (M) veel groter is dan de massa van het object (M).

2. versnelling als gevolg van de zwaartekracht: Volgens de tweede wet van Newton is de versnelling (g) van een object vanwege deze zwaartekracht:

* g =f/m

3. Massa -annulering: Het vervangen van de zwaartekracht (F) uit de wet van Newton van universele zwaartekracht in deze vergelijking, we krijgen:

* g =(g * m * m) / (m * r²) (waarbij G de zwaartekrachtconstante is en R de afstand is van het midden van de aarde tot het object).

4. Het resultaat: Merk op dat de massa van het object (M) zowel in de teller als de noemer verschijnt, waardoor deze wordt geannuleerd. Dit laat ons achter met:

* g =(g * m) / r²

Daarom hangt de versnelling door de zwaartekracht (g) in de buurt van de aarde alleen af ​​van de massa van de aarde (m) en de afstand (r) van het midden van de aarde. De massa van het object zelf heeft geen invloed op de versnelling door de zwaartekracht.

Conclusie: Hoewel meer massieve objecten een sterkere zwaartekracht ervaren, hebben ze ook meer traagheid (weerstand tegen versnelling). Deze twee effecten balanceren perfect, wat resulteert in dezelfde versnelling voor alle objecten in de buurt van de aarde. Dit is de reden waarom een ​​veer en een bowlingbal in een vacuüm met hetzelfde tempo vallen!