• กฎความโน้มถ่วงสากลคืออะไร?
• ถ้อยแถลงของกฎความโน้มถ่วงสากล
• สูตรกฎความโน้มถ่วงสากล
• ตัวอย่างกฎความโน้มถ่วงสากล

เราอธิบายว่ากฎความโน้มถ่วงสากลคืออะไร สูตรและคำกล่าวของกฎเป็นอย่างไร ตัวอย่างการใช้สูตรของคุณ

กฎความโน้มถ่วงสากลอธิบายปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงของร่างกาย

กฎความโน้มถ่วงสากลคืออะไร?

กฎความโน้มถ่วงสากลเป็นหนึ่งในกฎหมายทางกายภาพ คิดค้นโดยไอแซก นิวตันในหนังสือของเขาPhilosophiae Naturalis Principia Mathematicaของ 1687 มันอธิบายปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุมวลมาก และสร้างความสัมพันธ์ของสัดส่วนของ แรงโน้มถ่วง กับ มวล ของร่างกาย

ในการกำหนดกฎข้อนี้ นิวตันอนุมานว่าแรงที่มวลสองมวลดึงดูดกันนั้นเป็นสัดส่วนกับผลคูณของมวลหารด้วยระยะทางที่แยกมวลทั้งสองออกจากกันยกกำลังสอง การหักเหล่านี้เป็นผลมาจากการตรวจสอบเชิงประจักษ์โดยวิธีการ การสังเกต.

กฎหมายบอกเป็นนัยว่ายิ่งร่างสองร่างใกล้กันและมีขนาดใหญ่มากเท่าไหร่ พวกมันก็จะยิ่งดึงดูดกันมากขึ้นเท่านั้น เช่นเดียวกับกฎของนิวตันอื่นๆ มันแสดงถึงการก้าวกระโดดใน ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ของเวลา

อย่างไรก็ตาม วันนี้เรารู้ว่าจากมวลจำนวนหนึ่ง กฎนี้สูญเสียความถูกต้อง (ในกรณีของวัตถุมวลมหาศาล) และจำเป็นต้องทำงานกับกฎสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งกำหนดขึ้นในปี 1915 โดย Albert Einstein กฎความโน้มถ่วงสากลนั้นใกล้เคียงกับกฎของไอน์สไตน์ แต่ก็ยังมีประโยชน์ที่จะเข้าใจปรากฏการณ์ความโน้มถ่วงส่วนใหญ่ของโลกระบบสุริยะ.

ถ้อยแถลงของกฎความโน้มถ่วงสากล

ถ้อยแถลงอย่างเป็นทางการของกฎหมายนิวตันนี้ถือได้ว่า:

"แรงที่วัตถุสองชิ้นดึงดูดนั้นแปรผันตามผลคูณของมวลและแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางที่แยกออกจากกัน"

ซึ่งหมายความว่าวัตถุสองชิ้นใดๆ จะดึงดูดกันและกันด้วยแรงที่มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุนั้นจะมากหรือน้อยกว่า และตามระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง

สูตรกฎความโน้มถ่วงสากล

สูตรพื้นฐานของกฎความโน้มถ่วงสากลมีดังนี้:

F = | (G. M1. M2) / r² | . อาร์ *

ที่ไหน:

• F คือแรงดึงดูดระหว่างมวลทั้งสอง
• G คือค่าคงตัวสากลของความโน้มถ่วง (6.673484.110-11 N.m2 / kg2)
• m1 คือมวลของวัตถุตัวหนึ่ง
• m2 คือมวลของอีกวัตถุหนึ่ง
• r ระยะทางที่แยกพวกเขา
• r * คือเวกเตอร์หน่วยที่ระบุทิศทางของแรง

หากคำนวณแรงดึงดูดของแต่ละวัตถุ (แรงที่มวล 1 สร้างกับ 2 และในทางกลับกัน) เราจะมีแรงสองแรงเท่ากันในโมดูลและในทิศทางตรงกันข้าม เพื่อให้ได้เครื่องหมายต่างกัน จำเป็นต้องเขียนสมการดังนี้

F12 = | ก. m1.m2 / (r11-r2) 3 | . (r1-r2)

เมื่อเปลี่ยน 1 ต่อ 2 เราได้รับแรงสำหรับแต่ละกรณี เขียนแบบนี้ เวกเตอร์ (r1-r2) ให้ทิศทางที่ถูกต้อง (เครื่องหมาย) สำหรับแต่ละแรง

ตัวอย่างกฎความโน้มถ่วงสากล

ลองแก้แบบฝึกหัดสองสามข้อเพื่อเป็นตัวอย่างการใช้สูตรนี้

• สมมุติว่ามวล 800 กก. และมวล 500 กก. ถูกดึงดูดในสุญญากาศ โดยเว้นระยะห่าง 3 เมตร เราจะคำนวณแรงดึงดูดที่พวกเขาสัมผัสได้อย่างไร?

เพียงใช้สูตร:

F = G. (m1.m2) / r2

ซึ่งจะเป็น: F = (6.67 × 10-11 N.m2 / kg2) (800 กก. 500 กก.) / (3 ม.) 2

แล้ว: F = 2,964 x 10-6 N.

• แบบฝึกหัดอื่น: เราต้องวางวัตถุมวล 1 กก. สองตัวไว้ที่ระยะทางเท่าใดจึงจะดึงดูดด้วยแรง 1 นิวตัน

เริ่มจากสูตรเดียวกัน

F = G. (m1.m2) / r2

เราจะเคลียร์ระยะทางให้อยู่อย่างนั้น r2 = G. (m1.m2) / F

หรืออะไรจะเหมือนกัน: r = √ (G. [m1.m2]) / F

นั่นคือ: r = √ (6.67 × 10-11 N.m2 / kg2 1kg x 1kg) / 1N

ผลที่ได้คือ r = 8.16 x 10-6 เมตร