Zur Erklärung der Gravitationskraft wird das Newtonsche Gesetz der universellen Gravitation verwendet. Die Gravitationskraft ist eine Art berührungsloser Kraft. Die Gravitationskraft ist eine Naturkraft, die immer anziehend und konservativ ist. Gravitationskraft ist definiert als die Anziehungskraft, die zwei oder mehr Objekte beim Kontakt erfahren. Die Gravitationskraft wird durch die Formel bestimmt, die sich aus Newtons universellem Gesetz der Anziehung ergibt und als Gravitationskraftformel bekannt ist. Unsere Umwelt ist von der Schwerkraft umgeben. Es bestimmt, wie viel wir wiegen und wie weit ein Basketball beim Werfen zurückspringt, bevor er den Boden berührt. Die Kraft, die die Erde auf Sie ausübt, ist gleich der Gravitationskraft auf der Erde. Die Gravitationskraft entspricht Ihrem Gewicht, während Sie auf oder in der Nähe der Erdoberfläche ruhen. Außerdem ist für die Wärmeübertragung durch natürliche Konvektion das Vorhandensein eines Gravitationsfeldes erforderlich.

Inhaltsverzeichnis

• Was ist Gravitationskraft?
• Newtons Gravitationsgesetz
• Gravitationskraftformel
• Einheit der Gravitationskraft
• Eigenschaften der Gravitationskraft
• Beispiele für Gravitationskräfte
• Unterschied zwischen Schwerkraft und Gravitationskraft

Beispiel der Gravitationskraft

Was ist Gravitationskraft?

Gravitation oder Schwere ist eine Kraft, die zwei beliebige Körper im Universum anzieht, unabhängig davon, ob sie die gleiche Masse haben oder nicht. Newtons Gravitationsgesetz besagt, dass sich alle Objekte, auch wir selbst, gegenseitig anziehen. Die Einheit der Gravitationskraft ist Newton und wird als N bezeichnet.

Die Erforschung der Gravitation hat stark von den Beiträgen vieler bekannter Wissenschaftler profitiert. Anfang des 17. Jahrhunderts entdeckte der italienische Astronom Galileo Galilei, dass alle Objekte gleichmäßig zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt werden. In seiner bahnbrechenden Studie aus dem Jahr 1687 machte der englische Mathematiker Isaac Newton die erste Entdeckung der Gravitationsgesetze.

Die Gravitation gilt als fundamentale Kraft, da ihr Einfluss auf jedes Objekt leicht beobachtet werden kann. Somit wirkt die Gravitationskraft auf jedes Objekt, das Masse hat. Die Gravitationskraft ist also eine Grundkraft. Da es zwischen den Objekten keine Berührung gibt, ist die Schwerkraft berührungslos. Da es auf die Mitte der Umlaufbahn fokussiert ist, auf der sich das Objekt bewegt, ist es zentripetal. Es ist dafür verantwortlich, die Umlaufbahn des Körpers aufrechtzuerhalten. Der rotierende Körper erfährt einen Zug, der vom Zentrum weg gerichtet ist. Die Zentrifugalkraft verursacht dieses Ziehen. Von allen Grundkräften ist die Gravitationskraft die schwächste.

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Newtons Gravitationsgesetz

Newtons Gravitationsformel

Newtons Gravitationsgesetz oder Newtons Gesetz der universellen Gravitation (oder universelle Gravitationsgesetze) ist das Gesetz, das zur weiteren Untersuchung der Gravitation führt und besagt, dass alle Objekte im Universum, die eine beliebige Masse haben, sich immer gegenseitig mit einer Anziehungskraft anziehen. Diese Anziehungskraft wird Gravitationskraft (F) genannt, d. h.

• Direkt proportional zum Produkt der Massen (m₁und M₂) der beiden Objekte in Kontakt mit anderen, und
• Umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands (r) zwischen ihren Mittelpunkten.

Der Ausdruck oder die Beziehung für das oben genannte Gesetz wird durch die unten diskutierte Gravitationskraftformel gegeben:

Gravitationskraftformel

Das Gravitationsgesetz gibt die Gravitationskraft (F) zwischen zwei Massenkörpern (m) an₁und M₂) im Abstand r, abgesehen von ihren Mittelpunkten, ist gegeben als:

F ∝ m ₁ M ₂

F ∝ 1/r ²

Nun kombinieren wir die beiden oben genannten Beziehungen als:

F ∝ m ₁ M ₂ / R ²

F = Gm ₁ M ₂ / R ²

wobei G die Proportionalitätskonstante ist, die als bekannt ist Gravitationskonstante (= 6,67 × 10⁻¹¹N⋅ m²/kg²).

Einheit der Gravitationskraft

• Die SI-Einheit der Gravitationskraft ist Newton (N).
• Die Dimensionsformel der Gravitationskraft lautet [M¹L¹T^-2].

Eigenschaften der Gravitationskraft

Hier sind einige wichtige charakteristische Merkmale der Gravitationskraft:

• Gravitationskräfte sind immer anziehend und von allen Grundkräften die schwächste.
• Es handelt sich um eine Art berührungslose Kraft, da für ein System von Objekten kein physischer Kontakt oder keine Berührung erforderlich ist.
• Die Gravitationskraft ist eine weitreichende Kraft und erfordert kein Medium.
• Der Wert der Gravitationskraft an der Erdoberfläche ist konstant.

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Beispiele für Gravitationskräfte

Einige Alltagsbeispiele der Gravitationskraft können wie folgt diskutiert werden:

Gravitationskraft der Erde

Jedes Objekt unterliegt der Anziehungskraft der Erde, einem Phänomen, das als Schwerkraft bezeichnet wird. Aufgrund der Schwerkraft, die uns am Boden hält, können wir nicht frei in der Luft schweben. Die Kraft, die die Erde und wir beide auf den Planeten ausüben, ist gleich. Die Erde bleibt jedoch aufgrund ihrer immensen Größe davon unberührt. Lässt man einen aufgehängten Gegenstand los, fällt er auf natürliche Weise in Richtung Erdmittelpunkt.

Gravitationskraft zwischen Erde und Mond

Aufgrund der Anziehungskraft der Erde und des Mondes dreht sich der Mond um die Erde. Um diese Kraft zu berechnen, setzen wir ihre Massen und den Abstand zwischen ihren beiden Zentren in die Gravitationskraftformel ein. Dann wurde festgestellt, dass die Gravitationskraft zwischen Erde und Mond 2 × 10 beträgt^zwanzigN.

Gravitationskraft der Sonne

Aufgrund ihrer enormen Masse übt die Sonne eine Gravitationskraft aus, deren Reichweite extrem groß ist. Diese Anziehungskraft bewirkt, dass alle Planeten die Sonne in einer elliptischen Form umkreisen. Die Gravitationskraftformel kann zur Bestimmung der von der Sonne auf die Erde wirkenden Gravitationskraft verwendet werden und beträgt 3,5 × 10²²N.

Gravitationskraft der Sonne

Unterschied zwischen Schwerkraft und Gravitationskraft

Gravitation vs. Schwerkraft

Lassen Sie uns die wichtigsten Unterschiede zwischen Schwerkraft und Gravitationskraft im Detail besprechen, wie in der folgenden Tabelle aufgeführt:

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Beispiele für Gravitationskraft

Beispiel 1: Ermitteln Sie die Anziehungskraft zwischen zwei Elefanten, von denen einer 1000 kg und der andere 800 kg wiegt, wenn der Abstand zwischen ihnen 5 m beträgt.

Lösung:

Gegeben: m₁= 1000 kg, m₂= 800 kg, r = 5 m

Die Formel für die Gravitationskraft lautet: F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Hier ist G = 6,67 × 10⁻¹¹N⋅ m²/kg²

Wenn wir die Werte in die Formel einsetzen, erhalten wir:

SQL auswählen als

F_G=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(1000 kg)(800 kg)}{5^2}

F _G = 2,1 × 10 ^-6 N

Beispiel 2: Ermitteln Sie die Anziehungskraft zwischen einem Mann mit einer Masse von 50 kg und einem Bus mit einer Masse von 1500 kg, wenn der Abstand zwischen ihnen 10 m beträgt.

Lösung:

Gegeben: m₁= 50 kg, m₂= 1500 kg, r = 10 m

Die Formel für die Gravitationskraft lautet: F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Hier ist G = 6,67 × 10⁻¹¹N⋅ m²/kg²

Wenn wir die Werte in die Formel einsetzen, erhalten wir:

F_G=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(50 kg)(1500 kg)}{10^2}

F _G = 5,0025 × 10 ^-8 N

Beispiel 3: Angenommen, die Gravitationskraft zwischen zwei Körpern in einem bestimmten Abstand beträgt 4 N. Ermitteln Sie die Anziehungskraft, wenn der Abstand zwischen ihnen verdoppelt wird.

Lösung:

Newtons Gravitationsgesetz besagt, dass die Gravitationskraft zwischen zwei punktförmigen Objekten direkt proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist.

F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Die Gleichung zeigt, dass bei gegebenen Massen die Kraft 1/4 der ursprünglichen Kraft beträgt, wenn r durch 2r ersetzt wird. Daher beträgt die Anziehungskraft 4/4 = 1 N.

Beispiel 4: Die Masse der Erde beträgt 6 × 10 ²⁴ kg. Der Abstand zwischen Erde und Sonne beträgt 1,5 × 10 ^elf M. Wenn die Gravitationskraft zwischen den beiden 3,5 × 10 beträgt ²² N, wie groß ist die Masse der Sonne?

Lösung:

Gegeben: m_{Es ist}= 6 × 10²⁴kg, r = 1,5 × 10^elfm und F = 3,5 × 10²²N

Die Formel für die Gravitationskraft lautet: F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2} .

⇒ 3,5 × 10²²N =frac{6.67×10^{-11}×6×10^{24}×m_{sun}}{(1.5×10^{11})^2}

⇒ Masse der Sonne =frac{3.5×10^{22}×2.25×10^{22}}{40.02×10^{13}}

= 1,967 × 10 ³⁰ kg

FAQs zur Gravitationskraft

F1: Gravitationskraft definieren.

Die Gravitationskraft ist eine Kraft, die zwei beliebige Objekte im Universum anzieht, unabhängig davon, ob sie die gleiche Masse haben oder nicht. Darüber hinaus besagt Newtons universelles Gravitationsgesetz, dass alles, auch Sie selbst, jedes andere Objekt im Universum anzieht.

F2: Was ist die Gravitationskraft zwischen zwei Objekten?

Die Gravitationskraft zwischen den beiden Objekten mit der Masse m₁und M₂im Abstand r voneinander kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

F = Gm ₁ M ₂ / R ²

F3: Wer hat die Gravitationskraft entdeckt?

Der englische Mathematiker Isaac Newton machte die erste Entdeckung der Gravitationsgesetze und -kräfte.

F4: Was sind zwei Eigenschaften der Gravitationskraft?

Im Folgenden sind die wichtigen Eigenschaften der Gravitationskräfte aufgeführt:

• Gravitationskräfte sind immer anziehend und von allen Grundkräften die schwächste.
• Es handelt sich um eine Art berührungslose Kraft, da für ein System von Objekten kein physischer Kontakt oder keine Berührung erforderlich ist.

F5: Wie groß ist die Gravitationskraft?

Die Gravitationskraft zwischen der Erde und einem 1 kg schweren Objekt beträgt 9,8 N.

F6: Wie groß ist die Reichweite der Gravitationskraft?

Die Reichweite der Gravitationskraft ist unendlich.