Aby ułatwić pracę z różnymi wielkościami w fizyce, używana jest ich standardowa notacja. Dzięki nim każdy może z łatwością zapamiętać wiele ważnych formuł dla określonych procesów. W tym artykule rozważymy pytanie, co g. oznacza w fizyce
Zjawisko grawitacji
Aby zrozumieć, co oznacza g w fizyce (ten temat jest omawiany w 7 klasie gimnazjum), należy zapoznać się ze zjawiskiem grawitacji. Pod koniec XVII wieku Izaak Newton opublikował swoją słynną pracę naukową, w której sformułował podstawowe zasady mechaniki. Wyznaczył w tej pracy szczególne miejsce dla tzw. prawa powszechnego ciążenia. Według niego przyciągają się do siebie wszystkie ciała, które mają skończoną masę, niezależnie od odległości między nimi. Siła przyciągania między ciałami o masach m1, m2 jest obliczana według następującego wzoru:
F=Gm1m2/r2.
Tutaj G - uniwersalna stała grawitacyjna, r -odległość między środkami masy ciał w przestrzeni. Siła F nazywana jest oddziaływaniem grawitacyjnym, która podobnie jak siła kulombowska maleje wraz z kwadratem odległości, ale w przeciwieństwie do siły kulombowskiej grawitacja jest tylko przyciągająca.
Przyspieszenie swobodnego spadania
Tytuł tego akapitu artykułu jest odpowiedzią na pytanie, co oznacza litera g w fizyce. Jest używany, ponieważ łacińskie słowo oznaczające „grawitację” to gravitas. Teraz pozostaje zrozumieć, czym jest przyspieszenie swobodnego spadania. Aby to zrobić, zastanów się, jaka siła działa na każde ciało znajdujące się w pobliżu powierzchni Ziemi. Niech ciało ma masę m, wtedy otrzymujemy:
F=Gm M /R2=mg, gdzie g=GM/R2.
Tutaj M, R to masa i promień naszej planety. Zauważ, że nawet jeśli ciało znajduje się na pewnej wysokości h nad powierzchnią, to ta wysokość jest znacznie mniejsza niż R, więc można ją pominąć we wzorze. Oblicz wartość g:
g=GM/R2=6, 6710-115, 97210 24/(6371000)2=9,81 m/c2.
Co oznacza g w fizyce? Przyspieszenie g to wartość, o którą wzrasta prędkość absolutnie każdego ciała, które swobodnie spada na powierzchnię Ziemi. Z obliczeń wynika, że przyrost prędkości na każdą sekundę upadku wynosi 9,81 m/s (35,3 km/h).
Pamiętaj, że wartość g nie zależy od masy ciała. W rzeczywistości widać, że gęstsze ciała spadają szybciej mniejgęsty. Dzieje się tak, ponieważ działają na nie różne siły oporu powietrza, a nie różne siły grawitacji.
Powyższy wzór pozwala określić g nie tylko dla naszej Ziemi, ale także dla każdej innej planety. Na przykład, jeśli podstawimy do niego masę i promień Marsa, otrzymamy wartość 3,7 m/s2, czyli prawie 2,7 razy mniej niż dla Ziemi.
Masa ciała i przyspieszenie g
Powyżej przyjrzeliśmy się, co oznacza g w fizyce, okazało się również, że jest to przyspieszenie, z jakim wszystkie ciała spadają w powietrzu, a g jest również współczynnikiem przy obliczaniu grawitacji.
Rozważmy teraz sytuację, w której ciało odpoczywa, na przykład szklanka leży na stole. Działają na nią dwie siły - grawitacja i reakcje podporowe. Pierwsza związana jest z grawitacją i skierowana jest w dół, druga wynika z elastyczności materiału stołu i jest skierowana do góry. Szkło nie unosi się w górę i nie spada przez stół tylko dlatego, że obie siły równoważą się. W tym przypadku siła, z jaką ciało (szkło) naciska na wspornik (stół), nazywana jest ciężarem ciała. Oczywiście wyrażenie na to przybierze postać:
P=mg.
Waga ciała to wartość zmienna. Podana powyżej formuła obowiązuje dla stanu spoczynku lub ruchu jednostajnego. Jeśli ciało porusza się z przyspieszeniem, jego waga może zarówno wzrastać, jak i zmniejszać się. Na przykład waga astronautów, których rakieta wystrzeliwuje na niską orbitę okołoziemską, wzrasta kilkakrotnie podczas startu.
