Що у фізиці означає g? Закон всесвітнього тяжіння, прискорення вільного падіння і вага тіла

Для того щоб у фізиці зручно було працювати з різними величинами, використовують їх стандартні позначення. Завдяки ним кожен з легкістю може запам`ятати багато важливих формули для тих чи інших процесів. У даній статті розглянемо питання, що у фізиці означає g.

Явище гравітації

Щоб зрозуміти, що у фізиці означає g (в 7 класі загальноосвітніх шкіл проходять цю тему), слід познайомитися з явищем гравітації. Наприкінці XVII століття Ісаак Ньютон опублікував свою знамениту наукову працю, в якій сформулював основні положення механіки. У цій праці особливе місце він виділив для так званого закону всесвітнього тяжіння. Згідно з ним всі тіла, які володіють кінцевою масою, притягуються один до одного незалежно від відстані між ними. Сила тяжіння між тілами з масами m₁, m₂ обчислюється за наступною формулою:

F = G*m₁*m₂/r².

Тут G-універсальна гравітаційна константа, r-відстань між центрами мас тіл у просторі. Сила F називається гравітаційним взаємодією, яке, як і кулонівське, убуває з квадратом відстані, проте на відміну від кулонівського гравітація носить тільки притягає характер.

Прискорення вільного падіння

Назва цього пункту статті є відповіддю на питання, Що означає буква g у фізиці. Використовують її тому, що з латинської мови слово "гравітація" буде gravitas. Тепер залишилося зрозуміти, що таке вільного падіння прискорення. Щоб це зробити, розглянемо, яка сила діє на кожне тіло, що знаходиться поблизу поверхні Землі. Нехай тіло має масу m, тоді отримуємо:

F = G*m *M /R² = m * g, де g = G * M / R².

Тут M, R-маса і радіус нашої планети. Відзначимо, навіть якщо тіло знаходиться на деякій висоті h над поверхнею, то ця висота набагато менше величини R, тому у формулі її можна не враховувати. Розрахуємо величину g:

g = G*M/R² = 6,67*10^-11*5,972*10²⁴/(6371000)² = 9,81 м/c².

Що у фізиці означає g? Прискорення g-це така величина, на яку збільшується швидкість абсолютно будь-якого тіла, що падає вільно на поверхню Землі. З обчислень випливає, що приріст до швидкості за кожну секунду падіння становить 9,81 м / c (35,3 км / год).

Звернемо увагу, що величина g від маси тіла не залежить. Насправді ж можна помітити, що більш щільні тіла падають швидше менш щільних. Відбувається це тому, що на них діють різні сили опору повітря, а не різна сила тяжіння.

Формула вище дозволяє визначити g не тільки для нашої землі, але і для будь-якої іншої планети. Наприклад, якщо в неї підставити масу і радіус Марса, то отримаємо величину 3,7 м / з², що майже в 2,7 рази менше, ніж для Землі.

Вага тіла і прискорення g

Вище ми розглянули, що в фізиці означає g, також з`ясувалося, що це прискорення, з яким всі тіла падають в повітрі, а також g є коефіцієнтом при обчисленні сили тяжіння.

Розглянемо тепер ситуацію, коли тіло знаходиться в стані спокою, наприклад, стакан стоїть на столі. На нього діють дві сили-тяжкості і реакції опори. Перша пов`язана з гравітацією і спрямована вниз, друга обумовлена пружністю матеріалу столу і спрямована вгору. Стакан не злітає вгору і не провалюється крізь стіл тільки тому, що обидві сили один одного врівноважують. В даному випадку сила, з якою тіло (стакан) тисне на опору (стіл) називається вагою тіла. Очевидно, що вираз для нього набуде вигляду:

P = m*g.

Вага тіла величина непостійна. Записана вище формула справедлива для стану спокою або рівномірного руху. Якщо ж тіло переміщається з прискоренням, то його вага може, як зростати, так і зменшуватися. Наприклад, вага космонавтів, яких ракета-носій виводить на навколоземну орбіту, збільшується в кілька разів під час старту.