Was bedeutet g in der Physik? Gravitationsgesetz, Freifallbeschleunigung und Körpergewicht

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-02 17:44

Um in der Physik bequem mit verschiedenen Größen arbeiten zu können, wird deren Standardnotation verwendet. Dank ihnen kann sich jeder viele wichtige Formeln für bestimmte Prozesse leicht merken. In diesem Artikel gehen wir der Frage nach, was g. in der Physik bedeutet

Schwerkraftphänomen

Um zu verstehen, was g in der Physik bedeutet (dieses Thema wird in der 7. Klasse der weiterführenden Schulen behandelt), sollten Sie sich mit dem Phänomen der Schwerkraft vertraut machen. Ende des 17. Jahrhunderts veröffentlichte Isaac Newton sein berühmtes wissenschaftliches Werk, in dem er die Grundprinzipien der Mechanik formulierte. In dieser Arbeit hat er dem sogenannten Gesetz der universellen Gravitation einen besonderen Platz eingeräumt. Ihm zufolge werden alle Körper, die eine endliche Masse haben, voneinander angezogen, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Die Anziehungskraft zwischen Körpern mit den Massen m₁, m_{2 wird nach folgender Formel berechnet:}

F=Gm₁m₂/r^2.

Hier G - universelle Gravitationskonstante, r -der Abstand zwischen den Massenschwerpunkten von Körpern im Raum. Die Kraft F wird als gravitative Wechselwirkung bezeichnet, die wie die Coulomb-Kraft mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt, aber im Gegensatz zur Coulomb-Kraft nur anziehend ist.

Freifallbeschleunigung

Der Titel dieses Absatzes des Artikels ist die Antwort auf die Frage, was der Buchstabe g in der Physik bedeutet. Es wird verwendet, weil das lateinische Wort für „Schwerkraft“gravitas ist. Nun bleibt zu verstehen, was Beschleunigung im freien Fall ist. Überlegen Sie dazu, welche Kraft auf jeden Körper wirkt, der sich in der Nähe der Erdoberfläche befindet. Der Körper habe die Masse m, dann erh alten wir:

F=Gm M /R²=mg, wobei g=GM/R^2.

Hier sind M, R die Masse und der Radius unseres Planeten. Beachten Sie, dass selbst wenn sich der Körper in einer bestimmten Höhe h über der Oberfläche befindet, diese Höhe viel kleiner als R ist, sodass sie in der Formel ignoriert werden kann. Berechnen Sie den Wert von g:

g=GM/R²=6, 6710^-115, 97210 24^/(6371000)2^{=9,81 m/c}2^.

Was bedeutet g in der Physik? Die Beschleunigung g ist der Wert, um den sich die Geschwindigkeit eines beliebigen Körpers erhöht, der frei auf die Erdoberfläche fällt. Aus den Berechnungen folgt, dass die Geschwindigkeitszunahme für jede Sekunde des Sturzes 9,81 m / s (35,3 km / h) beträgt.

Bitte beachten Sie, dass der Wert von g nicht von der Körpermasse abhängt. Tatsächlich ist zu sehen, dass dichtere Körper weniger schneller fallendicht. Dies geschieht, weil sie von unterschiedlichen Luftwiderstandskräften und nicht von unterschiedlichen Schwerkraftkräften beeinflusst werden.

Mit obiger Formel lässt sich g nicht nur für unsere Erde, sondern auch für jeden anderen Planeten bestimmen. Setzen wir beispielsweise die Masse und den Radius des Mars ein, erh alten wir den Wert 3,7 m/s2, also fast 2,7-mal weniger als für die Erde.

Körpergewicht und Beschleunigung g

Oben haben wir uns angesehen, was g in der Physik bedeutet, es stellte sich auch heraus, dass dies die Beschleunigung ist, mit der alle Körper in die Luft fallen, und g auch ein Koeffizient bei der Berechnung der Schwerkraft ist.

Stellen Sie sich nun die Situation vor, in der der Körper ruht, zum Beispiel ein Glas auf dem Tisch steht. Auf ihn wirken zwei Kräfte - Schwerkraft und Stützreaktionen. Der erste hängt mit der Schwerkraft zusammen und ist nach unten gerichtet, der zweite ist auf die Elastizität des Tischmaterials zurückzuführen und nach oben gerichtet. Das Glas fliegt nicht hoch und fällt nicht durch den Tisch, nur weil sich beide Kräfte die Waage h alten. Als Körpergewicht wird dabei die Kraft bezeichnet, mit der der Körper (Glas) auf die Unterlage (Tisch) drückt. Offensichtlich hat der Ausdruck dafür die Form:

P=mg.

Das Körpergewicht ist ein variabler Wert. Die oben geschriebene Formel gilt für einen Ruhezustand oder eine gleichförmige Bewegung. Wenn sich der Körper mit Beschleunigung bewegt, kann sein Gewicht sowohl zunehmen als auch abnehmen. Beispielsweise steigt das Gewicht von Astronauten, die der Booster in eine erdnahe Umlaufbahn bringt, während des Starts mehrmals an.