Какво означава g във физиката?? Законът за всемирното притегляне, ускорението на тежестта и телесното тегло

За да се улесни работата с различни величини във физиката, се използват стандартни символи. Благодарение на тях всеки може лесно да запомни много важни формули за определени процеси. В тази статия ще разгледаме въпроса какво означава g във физиката.

Феноменът на гравитацията

За да разберем значението на g във физиката (предмет, който се изучава в 7. клас на средното училище), трябва да се запознаем с явлението гравитация. В края на XVII в. Исак Нютон публикува известния си научен труд, в който формулира основните принципи на механиката. В този труд той отделя специално място на т.нар. закон за всемирната гравитация. Според него всички тела с крайна маса се привличат едно към друго, независимо от разстоянието между тях. Гравитационна сила между тела с маси m₁, m₂ се изчислява по следната формула

F = G*m₁*m₂/r².

Тук G е универсалната гравитационна константа, r е разстоянието между масовите центрове на телата в пространството. Силата F се нарича гравитационно взаимодействие, което, подобно на Кулоновата сила, намалява с квадрата на разстоянието, но за разлика от Кулоновата сила, гравитацията е само привлекателна.

Ускорение при свободно падане

Заглавието на тази статия е отговор на въпроса какво означава буквата g във физиката. Използва се, защото на латински думата "гравитация" ще има тежест. Остава да разберем какво е ускорението при свободно падане. За да направите това, разгледайте каква сила действа на всяко тяло в близост до повърхността на Земята. Нека едно тяло има маса m, тогава получаваме:

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

Тук M, R са масата и радиусът на нашата планета. Обърнете внимание, че дори ако тялото се намира на някаква височина h над повърхността, тази височина е много по-малка от стойността R, така че можем да не я вземаме предвид във формулата. Нека да изчислим стойността на g:

g = G*M/R² = 6,67*10^-11*5,972*10²⁴/(6371000)² = 9,81 m/s².

Какво означава g във физиката? Ускорението g е стойността, с която се увеличава скоростта на свободно падащо върху земята тяло. Изчислението показва, че нарастващата скорост за всяка секунда падане е 9,81 m/s (35,3 km/h).

Обърнете внимание, че стойността на g не зависи от масата на тялото. Всъщност можем да видим, че по-плътните тела падат по-бързо от по-малко плътните. Това се дължи по-скоро на различните сили на съпротивление на въздуха, отколкото на различната гравитация.

Горната формула позволява да се определи g не само за нашата Земя, но и за всяка друга планета. Например, ако дадем масата и радиуса на Марс, ще получим стойност 3,7 m/s², което е почти 2,7 пъти по-малко, отколкото за Земята.

Теглото на тялото и ускорението g

По-горе разгледахме значението на g във физиката и разбрахме, че това е ускорението, с което всички тела падат във въздуха, и че g е също така коефициентът, с който се изчислява силата на тежестта.

Нека сега разгледаме ситуация, в която тялото е в покой, например чашата лежи на масата. Върху него действат две сили - гравитация и реакция на опората. Първото се дължи на гравитацията и е насочено надолу, а второто се дължи на еластичността на материала на масата и е насочено нагоре. Чашата нито се издига, нито пада през масата, просто защото двете сили се неутрализират взаимно. В този случай силата, с която едно тяло (чаша) притиска една опора (маса), се нарича тегло на тялото. Очевидно е, че изразът за него ще приеме формата:

P = m*g.

Теглото на едно тяло не е постоянно. Формулата, написана по-горе, е валидна за състояние на покой или равномерно движение. Ако едно тяло се движи с ускорение, теглото му може да се увеличава и намалява. Например теглото на астронавтите, изведени в околоземна орбита с ракета, се увеличава няколко пъти по време на изстрелването.