A gravidade é uma das forças fundamentais da física. O aspecto mais importante da gravidade é que ela é universal: todos os objetos têm uma força gravitacional que atrai outros objetos para eles. A força da gravidade que atua sobre qualquer objeto depende da massa de ambos os objetos e da distância entre eles.
Passos
Parte 1 de 2: Calculando a força da gravidade entre dois objetos
Etapa 1. Defina a equação para a força da gravidade que atrai um objeto, Fgrav = (Gm1m2) / d2.
Para calcular corretamente a força gravitacional em um objeto, esta equação leva em consideração as massas de ambos os objetos e a distância entre os objetos. As variáveis são definidas a seguir.
- Fgrav é a força da gravidade
- G é a constante de gravitação universal 6,673 x 10-11 Nm2/kg2
- m1 é a massa do primeiro objeto
- m2 é a massa do segundo objeto
- d é a distância entre os centros de dois objetos
- Às vezes, você verá a letra r em vez da letra d. Ambos os símbolos representam a distância entre os dois objetos.
Etapa 2. Use as unidades métricas adequadas
Para esta equação particular, você deve usar unidades métricas. As massas dos objetos devem ser em quilogramas (kg) e a distância deve ser em metros (m). Você deve converter para essas unidades antes de continuar com o cálculo.
Etapa 3. Determine a massa do objeto em questão
Para objetos menores, você pode pesá-los em uma balança ou balança para determinar seu peso em gramas. Para objetos maiores, você terá que consultar a massa aproximada em uma mesa ou online. Em problemas de física, a massa do objeto geralmente será fornecida a você.
Etapa 4. Meça a distância entre os dois objetos
Se você está tentando calcular a força da gravidade entre um objeto e a Terra, precisa determinar a que distância o objeto está do centro da Terra.
- A distância da superfície da Terra ao centro é de aproximadamente 6,38 x 106 m.
- Você pode encontrar tabelas e outros recursos online que fornecerão distâncias aproximadas do centro da Terra para objetos em várias elevações na superfície.
Etapa 5. Resolva a equação
Depois de definir as variáveis de sua equação, você pode inseri-las e resolvê-las. Certifique-se de que todas as suas unidades estão no sistema métrico e na escala certa. A massa deve estar em quilogramas e a distância em metros. Resolva a equação usando a ordem adequada de operações.
- Por exemplo: Determine a força da gravidade em uma pessoa de 68 kg na superfície da terra. A massa da Terra é 5,98 x 1024 kg.
- Certifique-se de que todas as suas variáveis tenham as unidades adequadas. m1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nm2/kg2e d = 6,38 x 106 m
- Escreva sua equação: Fgrav = (Gm1m2) / d2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)] / (6,38 x 106)2
- Multiplique as massas dos dois objetos juntos. 68 x (5,98 x 1024) = 4,06 x 1026
- Multiplique o produto de m1 e m2 pela constante gravitacional G. (4,06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Quadrar a distância entre os dois objetos. (6,38 x 106)2 = 4,07 x 1013
- Divida o produto de G x m1 x m2 pela distância ao quadrado para encontrar a força da gravidade em Newtons (N). 2,708 x 1016/ 4,07 x 1013 = 665 N
- A força da gravidade é 665 N.
Parte 2 de 2: Calculando a Força da Gravidade na Terra
Etapa 1. Compreenda a Segunda Lei do Movimento de Newton, F = ma
A segunda lei do movimento de Newton afirma que qualquer objeto irá acelerar quando acionado por uma rede ou força desequilibrada. Em outras palavras, se uma força está agindo sobre um objeto que é maior do que as forças que agem na direção oposta, o objeto irá acelerar na direção da força maior.
- Essa lei pode ser resumida com a equação F = ma, onde F é a força, m é a massa do objeto e a é a aceleração.
- Usando essa lei, podemos calcular a força da gravidade de qualquer objeto na superfície da Terra, usando a aceleração conhecida da gravidade.
Etapa 2. Conheça a aceleração da gravidade na Terra
Na Terra, a força da gravidade faz com que os objetos acelerem a uma taxa de 9,8 m / s2. Na superfície da Terra, podemos usar a equação simplificada Fgrav = mg para calcular a força da gravidade.
Se você quiser uma aproximação mais exata da força, você ainda pode usar a equação acima, Fgrav = (GMterram) / d2 para determinar a força da gravidade.
Etapa 3. Use as unidades métricas adequadas
Para esta equação particular, você deve usar unidades métricas. A massa do objeto deve ser em quilogramas (kg) e a aceleração deve ser em metros por segundo ao quadrado (m / s2) Você deve converter para essas unidades antes de continuar com o cálculo.
Etapa 4. Determine a massa do objeto em questão
Para objetos menores, você pode pesá-los em uma balança ou balança para determinar seu peso em quilogramas (kg). Para objetos maiores, você terá que consultar a massa aproximada em uma mesa ou online. Em problemas de física, a massa do objeto geralmente será fornecida a você.
Etapa 5. Resolva a equação
Depois de definir as variáveis de sua equação, você pode inseri-las e resolvê-las. Certifique-se de que todas as suas unidades estão no sistema métrico e na escala certa. A massa deve estar em quilogramas e a distância em metros. Resolva a equação usando a ordem adequada de operações.
- Vamos usar a mesma equação acima e ver o quão próxima é a aproximação. Determine a força da gravidade em uma pessoa de 68 kg na superfície da Terra.
- Certifique-se de que todas as suas variáveis tenham as unidades adequadas: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Escreva sua equação. Fgrav = mg = 68 * 9,8 = 666 N.
- Com F = mg, a força da gravidade é 666 N, enquanto usando a equação mais exata resulta uma força de 665 N. Como você pode ver, esses valores são quase idênticos.
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Pontas
- Essas duas fórmulas devem dar o mesmo resultado, mas a fórmula mais curta é mais simples de usar ao discutir objetos na superfície de um planeta.
- Use a primeira fórmula se você não souber a aceleração da gravidade em um planeta ou se estiver determinando a força da gravidade entre dois objetos muito grandes, como uma lua e um planeta.
