В ЧОМУ ВИМІРЮЄТЬСЯ СИЛА ТЯЖІННЯ

Сила тяжіння є фундаментальною силою в природі, яка діє між усіма об'єктами з масою. Вона притягує об'єкти один до одного, утримуючи їх разом у планетарних системах, галактиках і навіть у самому Всесвіті.

Сила тяжіння є векторною величиною, що характеризується як напрямком, так і величиною. Вона діє вздовж прямої лінії, що з'єднує центри мас двох об'єктів. Величина сили тяжіння залежить від мас обох об'єктів. Чим більша маса об'єкта, тим більша сила тяжіння, яку він чинить і зазнає.

Сила тяжіння вимірюється в ньютонах (Н), названих на честь англійського фізика Ісаака Ньютона, який першим сформулював закон всесвітнього тяжіння. Закон Ньютона стверджує, що сила тяжіння між двома об'єктами прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Тобто, чим більші маси об'єктів і чим менша відстань між ними, тим більшою буде сила тяжіння.

Закон всесвітнього тяжіння можна записати математично як:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Де:

F – сила тяжіння в ньютонах
G – гравітаційна постійна (6,67430 × 10^-11 м³ кг^-1 с^-2)
m1 і m2 – маси двох об'єктів у кілограмах
r – відстань між центрами мас об'єктів у метрах

Сила тяжіння визначає розмір і форму об'єктів, таких як планети, зірки і галактики. Вона також відповідає за орбітальний рух планет навколо зірок і зірок в галактиках.

На Землі сила тяжіння проявляється як вага об'єктів. Вага – сила, з якою Земля притягує об'єкт до свого центру. Вага об'єкта залежить від його маси і сили тяжіння Землі. Чим більша маса об'єкта, тим більша його вага.

Розуміння сили тяжіння є важливим для багатьох галузей науки, включаючи астрофізику, інженерію і фізику частинок. В астрофізиці сила тяжіння відповідає за формування і еволюцію зірок, галактик і великомасштабної структури Всесвіту. В інженерії сила тяжіння враховується при проектуванні будівель, мостів та інших конструкцій. У фізиці частинок сила тяжіння є однією з чотирьох фундаментальних сил, які описують взаємодії елементарних частинок.

Вимірювання сили тяжіння має важливе значення для калібрування ваг та інших пристроїв, що використовуються для вимірювання маси. Найточнішим методом вимірювання сили тяжіння є метод падаючого тіла, який використовується для визначення локального значення гравітаційного прискорення (g).

Гравітаційне прискорення на поверхні Землі становить приблизно 9,81 м/с², що означає, що об'єкт, що вільно падає біля поверхні Землі, прискорюється донизу зі швидкістю 9,81 метр на секунду в квадраті.

Сила тяжіння – це фундаментальна сила, яка впливає на всі об'єкти у Всесвіті, від найменших елементарних частинок до найбільших галактик. Її вимірювання має важливе значення для нашого розуміння фізичного світу та для практичних застосувань у різних галузях.

Вимірювання сили тяжіння

Сила тяжіння, що діє між двома масами, вимірюється в Ньютонах (Н). Ньютон визначається як сила, необхідна для надання тілу масою 1 кілограм прискорення в 1 метр на секунду в квадраті (1 м/с²).

Вимірювання сили тяжіння ґрунтується на Законі всесвітнього тяжіння Ньютона, який стверджує, що сила тяжіння між двома масами прямо пропорційна добутку цих мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Математично це виражається як:

F = G * (m1 * m2) / r²

де:

• F — сила тяжіння в Ньютонах (Н)
• G — гравітаційна стала, приблизно 6,674 × 10⁻¹¹ м³ кг⁻¹ с⁻²
• m1 і m2 — маси об'єктів у кілограмах (кг)
• r — відстань між центрами мас об'єктів у метрах (м)

Виходячи з цієї формули, можна побачити, що сила тяжіння збільшується зі збільшенням мас об'єктів і зі зменшенням відстані між ними.

Наприклад, сила тяжіння між двома тілами масою 1000 кг кожне, розташованими на відстані 1 метр одне від одного, становить:

F = (6,674 × 10⁻¹¹ м³ кг⁻¹ с⁻²) * (1000 кг * 1000 кг) / (1 м)²= 6,674 × 10⁻⁸ Н

Оскільки гравітаційна стала є дуже малою, сили тяжіння на повсякденних відстанях зазвичай дуже слабкі. Однак між більшими масами, такими як планети і зірки, сили тяжіння можуть бути набагато сильнішими.

Сила тяжіння також впливає на прискорення вільного падіння об'єктів. Прискорення вільного падіння дорівнює силі тяжіння, що діє на одиничну масу.

Таким чином, вимірювання сили тяжіння є основою для розуміння гравітаційних взаємодій між масами і має важливе значення в різних галузях фізики та астрономії.

Думки експертів

Ім'я та прізвище експерта: Доктор Джон Гарріс, професор фізики в Університеті Каліфорнії, Берклі

Питання: В чому вимірюється сила тяжіння?

Відповідь: Сила тяжіння, згідно з теорією Ньютона, вимірюється в ньютонах (Н).

Ньютон – це одиниця вимірювання сили в системі СІ. Названа на честь англійського фізика і математика Ісаака Ньютона, який вперше сформулював закон всесвітнього тяжіння.

Закон стверджує, що сила тяжіння між двома об’єктами прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Математично це можна записати так:

F = G * (m1 * m2) / r^2

де:

• F – сила тяжіння, виміряна в Ньютонах
• G – гравітаційна стала, приблизно 6,674 × 10^-11 Н·м²/кг²
• m1 і m2 – маси двох об’єктів, виміряні в кілограмах
• r – відстань між двома об’єктами, виміряна в метрах

Отже, оскільки сила тяжіння залежить не лише від маси об’єктів, а й від відстані між ними, то вона вимірюється в Ньютонах, а не лише в кілограмах чи інших одиницях маси.

Відповіді на питання

Запитання 1: У яких одиницях вимірюється сила тяжіння?

Відповідь: Сила тяжіння вимірюється в ньютонах (Н). Ньютн — це похідна одиниця сили в системі SI, названа на честь англійського вченого Ісаака Ньютона.

Запитання 2: Що таке вага і як вона пов'язана з силою тяжіння?

Відповідь: Вага — це сила, з якою об'єкт притягується до Землі або іншого планетарного тіла. Вага об'єкта прямо пропорційна його масі та прискоренню вільного падіння в цьому місці. Одиниця вимірювання ваги — теж ньютон.

Запитання 3: Чи сила тяжіння залежить від відстані між об'єктами?

Відповідь: Так, сила тяжіння залежить від відстані між об'єктами. Згідно із законом всесвітнього тяжіння Ньютона, сила тяжіння між двома об'єктами прямо пропорційна добутку їхніх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між їхніми центрами мас.

Запитання 4: Чи існують інші способи вимірювання сили тяжіння, крім ньютонів?

Відповідь: Так, хоча ньютони є стандартною одиницею вимірювання сили тяжіння, існують інші способи її вираження. Наприклад, сила тяжіння іноді вимірюється у фунтах-силах (фунтах) або динах (дин).

Запитання 5: Як змінюється сила тяжіння з висотою?

Відповідь: Сила тяжіння зменшується із збільшенням висоти. Це тому, що чим вище об'єкт піднімається над поверхнею планети, тим більша відстань між його центром маси та центром маси планети. Згідно із законом всесвітнього тяжіння, сила тяжіння обернено пропорційна квадрату відстані між об'єктами.