La gravedad es una de las fuerzas fundamentales de la física. El aspecto más importante de la gravedad es que es universal: todos los objetos tienen una fuerza gravitacional que atrae a otros objetos hacia ellos. La fuerza de gravedad que actúa sobre cualquier objeto depende de las masas de ambos objetos y de la distancia entre ellos.
Pasos
Parte 1 de 2: Cálculo de la fuerza de gravedad entre dos objetos
Paso 1. Defina la ecuación para la fuerza de gravedad que atrae un objeto, Fgrav = (Gm1metro2)/D2.
Para calcular correctamente la fuerza gravitacional sobre un objeto, esta ecuación tiene en cuenta las masas de ambos objetos y la distancia entre los objetos. Las variables se definen a continuación.
- Fgrav es la fuerza debida a la gravedad
- G es la constante de gravitación universal 6.673 x 10-11 Nuevo Méjico2/kg2
- metro1 es la masa del primer objeto
- metro2 es la masa del segundo objeto
- d es la distancia entre los centros de dos objetos
- A veces verá la letra r en lugar de la letra d. Ambos símbolos representan la distancia entre los dos objetos.
Paso 2. Utilice las unidades métricas adecuadas
Para esta ecuación en particular, debes usar unidades métricas. Las masas de los objetos deben estar en kilogramos (kg) y la distancia debe estar en metros (m). Debe convertir a estas unidades antes de continuar con el cálculo.
Paso 3. Determine la masa del objeto en cuestión
Para objetos más pequeños, puede pesarlos en una balanza o balanza para determinar su peso en gramos. Para objetos más grandes, tendrá que buscar la masa aproximada en una tabla o en línea. En los problemas de física, generalmente se le proporcionará la masa del objeto.
Paso 4. Mida la distancia entre los dos objetos
Si está tratando de calcular la fuerza de gravedad entre un objeto y la tierra, debe determinar qué tan lejos está el objeto del centro de la tierra.
- La distancia desde la superficie de la tierra al centro es de aproximadamente 6,38 x 106 metro.
- Puede encontrar tablas y otros recursos en línea que le proporcionarán distancias aproximadas del centro de la tierra a objetos en varias elevaciones de la superficie.
Paso 5. Resuelve la ecuación
Una vez que haya definido las variables de su ecuación, puede conectarlas y resolverlas. Asegúrese de que todas sus unidades estén en el sistema métrico y en la escala correcta. La masa debe estar en kilogramos y la distancia en metros. Resuelve la ecuación usando el orden correcto de operaciones.
- Por ejemplo: Determine la fuerza de gravedad sobre una persona de 68 kg en la superficie de la tierra. La masa de la tierra es 5,98 x 1024 kg.
- Asegúrese de que todas sus variables tengan las unidades adecuadas. metro1 = 5,98 x 1024 kg, m2 = 68 kg, G = 6,673 x 10-11 Nuevo Méjico2/kg2yd = 6,38 x 106 metro
- Escribe tu ecuación: Fgrav = (Gm1metro2)/D2 = [(6,67 x 10-11) x 68 x (5,98 x 1024)] / (6,38 x 106)2
- Multiplica las masas de los dos objetos juntos. 68 x (5,98 x 1024) = 4.06 x 1026
- Multiplica el producto de m1 y M2 por la constante gravitacional G. (4.06 x 1026) x (6,67 x 10-11) = 2,708 x 1016
- Cuadre la distancia entre los dos objetos. (6,38 x 106)2 = 4.07 x 1013
- Divide el producto de G x m1 x m2 por la distancia al cuadrado para encontrar la fuerza de gravedad en Newtons (N). 2,708 x 1016/4.07 x 1013 = 665 N
- La fuerza de gravedad es 665 N.
Parte 2 de 2: Cálculo de la fuerza de gravedad en la Tierra
Paso 1. Comprender la segunda ley del movimiento de Newton, F = ma
La segunda ley del movimiento de Newton establece que cualquier objeto se acelerará cuando actúe sobre él una fuerza neta o desequilibrada. En otras palabras, si una fuerza actúa sobre un objeto que es mayor que las fuerzas que actúan en la dirección opuesta, el objeto se acelerará en la dirección de la fuerza mayor.
- Esta ley se puede resumir con la ecuación F = ma, donde F es la fuerza, m es la masa del objeto y a es la aceleración.
- Usando esta ley, podemos calcular la fuerza de gravedad de cualquier objeto en la superficie de la tierra, usando la aceleración conocida debida a la gravedad.
Paso 2. Conoce la aceleración debida a la gravedad en la Tierra
En la Tierra, la fuerza de la gravedad hace que los objetos se aceleren a una velocidad de 9,8 m / s.2. En la superficie de la tierra, podemos usar la ecuación simplificada Fgrav = mg para calcular la fuerza de gravedad.
Si desea una aproximación más exacta de la fuerza, aún puede usar la ecuación anterior, Fgrav = (GMtierraMaryland2 para determinar la fuerza de gravedad.
Paso 3. Utilice las unidades métricas adecuadas
Para esta ecuación en particular, debes usar unidades métricas. La masa del objeto debe estar en kilogramos (kg) y la aceleración debe estar en metros por segundo al cuadrado (m / s2). Debe convertir a estas unidades antes de continuar con el cálculo.
Paso 4. Determine la masa del objeto en cuestión
Para objetos más pequeños, puede pesarlos en una balanza o balanza para determinar su peso en kilogramos (kg). Para objetos más grandes, tendrá que buscar la masa aproximada en una tabla o en línea. En los problemas de física, generalmente se le proporcionará la masa del objeto.
Paso 5. Resuelve la ecuación
Una vez que haya definido las variables de su ecuación, puede conectarlas y resolverlas. Asegúrese de que todas sus unidades estén en el sistema métrico y en la escala correcta. La masa debe estar en kilogramos y la distancia en metros. Resuelve la ecuación usando el orden correcto de operaciones.
- Usemos la misma ecuación de arriba y veamos qué tan cercana es la aproximación. Determine la fuerza de gravedad sobre una persona de 68 kg en la superficie de la tierra.
- Asegúrese de que todas sus variables tengan las unidades adecuadas: m = 68 kg, g = 9,8 m / s2.
- Escribe tu ecuación. Fgrav = mg = 68 * 9,8 = 666 N.
- Con F = mg, la fuerza de gravedad es 666 N, mientras que el uso de la ecuación más exacta produce una fuerza de 665 N. Como puede ver, estos valores son casi idénticos.
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Consejos
- Estas dos fórmulas deberían dar el mismo resultado, pero la fórmula más corta es más sencilla de usar cuando se habla de objetos en la superficie de un planeta.
- Utilice la primera fórmula si no conoce la aceleración debida a la gravedad en un planeta o si está determinando la fuerza de gravedad entre dos objetos muy grandes, como una luna y un planeta.
