En este párrafo, le recordaremos la fuerza de la gravedad, la aceleración centrípeta y el peso corporal.
Todos los cuerpos del planeta se ven afectados por la gravedad de la Tierra. La fuerza con la que la Tierra atrae a cada cuerpo está determinada por la fórmula
El punto de aplicación es el centro de gravedad del cuerpo. Gravedad siempre apunta hacia abajo.
La fuerza con la que un cuerpo es atraído a la Tierra bajo la acción del campo gravitacional de la Tierra se llama por gravedad. Conforme a la ley gravedad universal en la superficie de la Tierra (o cerca de esta superficie), la fuerza de la gravedad actúa sobre un cuerpo de masa m
F t = GMm / R 2
donde M es la masa de la Tierra; R es el radio de la Tierra.
Si solo la gravedad actúa sobre el cuerpo y todas las demás fuerzas se equilibran mutuamente, el cuerpo hace una caída libre. Según la segunda ley de Newton y la fórmula F t = GMm / R 2 módulo de aceleración caida libre g se encuentra mediante la fórmula
g = F t / m = GM / R 2.
De la fórmula (2.29) se deduce que la aceleración de la gravedad no depende de la masa m del cuerpo que cae, es decir, para todos los cuerpos en un lugar dado de la Tierra, es lo mismo. De la fórmula (2.29) se deduce que Ft = mg. En forma vectorial
F t = mg
En el § 5 se señaló que, dado que la Tierra no es una esfera, sino un elipsoide de revolución, su radio polar es menor que el ecuatorial. De la fórmula F t = GMm / R 2 se puede ver que por esta razón la fuerza de gravedad y la aceleración de la gravedad causada por ella en el polo es mayor que en el ecuador.
La fuerza de la gravedad actúa sobre todos los cuerpos en el campo gravitacional de la Tierra, pero no todos los cuerpos caen a la Tierra. Esto se debe a que el movimiento de muchos cuerpos está impedido por otros cuerpos, por ejemplo, soportes, hilos de suspensión, etc. Los cuerpos que restringen el movimiento de otros cuerpos se denominan conexiones. Bajo la acción de la gravedad, los enlaces se deforman y la fuerza de reacción del enlace deformado de acuerdo con la tercera ley de Newton equilibra la fuerza de la gravedad.
La aceleración de la gravedad está influenciada por la rotación de la Tierra. Esta influencia se explica a continuación. Los sistemas de referencia asociados con la superficie de la Tierra (excepto dos relacionados con los polos de la Tierra) no son, estrictamente hablando, sistemas de referencia inerciales: la Tierra gira alrededor de su eje y con ella se mueve en círculos con aceleración centrípeta y tales sistemas de referencia. Esta no inercia de los marcos de referencia se manifiesta, en particular, en el hecho de que el valor de la aceleración debida a la gravedad resulta ser diferente en diferentes lugares Tierra y depende de latitud geográfica del lugar donde se ubica el marco de referencia conectado a la Tierra, relativo al cual se determina la aceleración de la gravedad.
Las mediciones realizadas en diferentes latitudes han demostrado que los valores numéricos de la aceleración debida a la gravedad difieren poco entre sí. Por lo tanto, con cálculos poco precisos, se puede descuidar la no inercia de los marcos de referencia asociados con la superficie de la Tierra, así como la diferencia entre la forma de la Tierra y la esférica, y asumir que la aceleración de la gravedad en cualquier lugar de la Tierra es igual e igual a 9,8 m / s 2.
De la ley de la gravitación universal se deduce que la fuerza de la gravedad y la aceleración de la gravedad causada por ella disminuyen al aumentar la distancia a la Tierra. A una altura h de la superficie de la Tierra, el módulo de aceleración de caída libre está determinado por la fórmula
g = GM / (R + h) 2.
Se encontró que a una altitud de 300 km sobre la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es menor que en la superficie de la Tierra en 1 m / s2.
En consecuencia, cerca de la Tierra (hasta alturas de varios kilómetros), la fuerza de gravedad prácticamente no cambia y, por lo tanto, la caída libre de los cuerpos cercanos a la Tierra es un movimiento uniformemente acelerado.
Peso corporal. Ingravidez y sobrecarga
La fuerza en la que, debido a la atracción hacia la Tierra, el cuerpo actúa sobre su soporte o suspensión se denomina peso corporal. A diferencia de la gravedad, que es la fuerza gravitacional aplicada a un cuerpo, el peso es una fuerza elástica aplicada a un soporte o suspensión (es decir, un enlace).
Las observaciones muestran que el peso del cuerpo P, determinado en una balanza de resorte, es igual a la fuerza de gravedad F t que actúa sobre el cuerpo sólo si la balanza con el cuerpo está en reposo con respecto a la Tierra o se mueve uniforme y rectilíneamente; En este caso
P = F t = mg.
Si el cuerpo se mueve con aceleración, entonces su peso depende del valor de esta aceleración y de su dirección relativa a la dirección de la aceleración de la gravedad.
Cuando el cuerpo está suspendido en una balanza de resorte, dos fuerzas actúan sobre él: la fuerza de gravedad F t = mg y la fuerza elástica F yp del resorte. Si, en este caso, el cuerpo se mueve verticalmente hacia arriba o hacia abajo en relación con la dirección de la aceleración en caída libre, entonces la suma vectorial de las fuerzas F t y F yn da la resultante, lo que hace que el cuerpo se acelere, es decir,
F t + F paquete = ma.
De acuerdo con la definición anterior del concepto de "peso", puede escribir que P = -F yп. De la fórmula: F t + F paquete = ma. teniendo en cuenta que F T = mg, se sigue que mg-ma = -F yп ... Por lo tanto, P = m (g-a).
Las fuerzas F t y F yn se dirigen a lo largo de una línea recta vertical. Por lo tanto, si la aceleración del cuerpo a se dirige hacia abajo (es decir, coincide en la dirección con la aceleración de la gravedad g), entonces el módulo
P = m (g-a)
Si la aceleración del cuerpo se dirige hacia arriba (es decir, opuesta a la dirección de la aceleración de la gravedad), entonces
P = m = m (g + a).
En consecuencia, el peso de un cuerpo cuya aceleración coincide en dirección con la aceleración de la gravedad es menor que el peso de un cuerpo en reposo, y el peso de un cuerpo cuya aceleración es opuesta a la dirección de aceleración de la caída libre es mayor que el peso de un cuerpo en reposo. El aumento de peso corporal causado por su movimiento acelerado se denomina sobrecarga.
En caída libre, a = g. De la fórmula: P = m (g-a)
de ello se deduce que en este caso P = 0, es decir, no hay ponderación. En consecuencia, si los cuerpos se mueven solo bajo la acción de la gravedad (es decir, caen libremente), están en el estado ingravidez. Un rasgo característico este estado es la ausencia de deformaciones en cuerpos en caída libre y tensiones internas, que son causados por la fuerza de la gravedad en cuerpos en reposo. La razón de la ingravidez de los cuerpos es que la fuerza de la gravedad imparte iguales aceleraciones a un cuerpo que cae libremente y a su soporte (o suspensión).
La gravedad es la fuerza con la que un cuerpo es atraído hacia la Tierra debido a la gravedad. La fuerza de la gravedad hace que todos los cuerpos, sobre los que no actúan otras fuerzas, se muevan hacia abajo con la aceleración de la caída libre, g. Todos los cuerpos del Universo se atraen entre sí, y cuanto mayor es su masa y cuanto más cerca están, mayor es la atracción. Para calcular la fuerza de la gravedad, el peso corporal debe multiplicarse por un factor denotado por la letra g, que es aproximadamente igual a 9,8 N / kg. Por lo tanto, la fuerza de la gravedad se calcula mediante la fórmula
La fuerza de la gravedad es aproximadamente igual a la fuerza de atracción gravitacional hacia la Tierra (la diferencia entre la gravedad y la fuerza gravitacional se debe al hecho de que el marco de referencia asociado con la Tierra no es completamente inercial).
Fuerza de fricción.
Fuerza de fricción: fuerza que surge en el lugar de contacto de los cuerpos e impide su movimiento relativo. La dirección de la fuerza de fricción es opuesta a la dirección del movimiento.
Se hace una distinción entre la fuerza de fricción estática y la fuerza de fricción por deslizamiento. Si el cuerpo se desliza sobre cualquier superficie, su movimiento se ve impedido. fuerza de fricción deslizante.
, dónde norte¿Es la fuerza de reacción del soporte, una μ - coeficiente de fricción por deslizamiento. Coeficiente μ depende del material y la calidad del procesamiento de las superficies de contacto y no depende del peso corporal. El coeficiente de fricción se determina empíricamente.
La fuerza de fricción deslizante siempre se dirige en sentido opuesto al movimiento del cuerpo. Cuando cambia la dirección de la velocidad, también cambia la dirección de la fuerza de fricción.
La fuerza de fricción comienza a actuar sobre el cuerpo cuando intentan moverlo. Si una fuerza externa F menos trabajo μN, entonces el cuerpo no se moverá: el comienzo del movimiento, como dicen, se ve obstaculizado por la fuerza de fricción estática . El cuerpo comenzará a moverse solo cuando una fuerza externa F excede el valor máximo que la fuerza de fricción estática puede tener
Fricción en reposo - Fuerza de fricción que evita la ocurrencia del movimiento de un cuerpo sobre la superficie de otro. En algunos casos, la fricción es útil (sin fricción sería imposible que una persona, animales, automóviles, trenes, etc. camine sobre el suelo), en tales casos, la fricción aumenta. Pero en otros casos, la fricción es dañina. Por ejemplo, debido a esto, las partes de los mecanismos que se frotan se desgastan, el exceso de combustible se consume en el transporte, etc. Luego, luchan contra la fricción aplicando lubricante o reemplazando el deslizamiento por rodar.
Las fuerzas de fricción no dependen de las coordenadas de la posición relativa de los cuerpos, pueden depender de la velocidad del movimiento relativo de los cuerpos en contacto. Las fuerzas de fricción son fuerzas no potenciales.
Peso e ingravidez.
Peso: la fuerza de acción del cuerpo sobre el soporte (o suspensión u otro tipo de accesorio), que evita las caídas que surgen en el campo de gravedad. En este caso, las fuerzas elásticas resultantes comienzan a actuar sobre el cuerpo con la resultante P dirigida hacia arriba, y la suma de las fuerzas aplicadas al cuerpo se vuelve igual a cero.
La fuerza de la gravedad es directamente proporcional a la masa del cuerpo y depende de la aceleración de la gravedad, que es máxima en los polos de la Tierra y disminuye gradualmente a medida que avanza hacia el ecuador. La forma aplanada de la Tierra en los polos y su rotación alrededor de su eje llevan al hecho de que la aceleración de la gravedad en el ecuador es aproximadamente un 0,5% menor que en los polos. Por lo tanto, el peso corporal medido con una balanza de resorte será menor en el ecuador que en los polos. El peso corporal en la Tierra puede variar mucho amplia gama ya veces incluso desaparecen.
Por ejemplo, en un ascensor que cae, nuestro peso será 0 y estaremos en un estado de ingravidez. Sin embargo, el estado de ingravidez puede ser no solo en la cabina de un ascensor que cae, sino también en una estación espacial que orbita la Tierra. Girando en círculo, el satélite se mueve con aceleración centrípeta, y la única fuerza que puede darle esta aceleración es la gravedad. Por tanto, junto con el satélite, girando alrededor de la Tierra, nos movemos con aceleración a = g, dirigida hacia su centro. Y si nosotros, estando en el satélite, estuviéramos en una balanza de resorte, entonces P = 0. Por lo tanto, en el satélite, el peso de todos los cuerpos es cero.
Necesita conocer el punto de aplicación y la dirección de cada fuerza. Es importante poder determinar qué fuerzas actúan sobre el cuerpo y en qué dirección. La fuerza se denota como, medida en Newtons. Para distinguir entre fuerzas, se designan de la siguiente manera
A continuación se muestran las principales fuerzas que actúan en la naturaleza. ¡Es imposible inventar fuerzas inexistentes al resolver problemas!
Hay muchas fuerzas en la naturaleza. Aquí se consideran las fuerzas que se consideran en el curso de física escolar en el estudio de la dinámica. También se mencionan otras fuerzas, que se discutirán en otras secciones.
Gravedad
Todos los cuerpos del planeta se ven afectados por la gravedad de la Tierra. La fuerza con la que la Tierra atrae a cada cuerpo está determinada por la fórmula
El punto de aplicación es el centro de gravedad del cuerpo. Gravedad siempre apunta hacia abajo.
Fuerza de fricción
Familiaricémonos con la fuerza de fricción. Esta fuerza surge cuando los cuerpos se mueven y dos superficies entran en contacto. La fuerza surge del hecho de que las superficies, cuando se ven bajo un microscopio, no son tan lisas como parecen. La fuerza de fricción está determinada por la fórmula:
La fuerza se aplica en el punto de contacto entre las dos superficies. Dirigido en sentido contrario al movimiento.
Fuerza de reacción de apoyo
Imagina un objeto muy pesado sobre una mesa. La mesa se flexiona bajo el peso del objeto. Pero de acuerdo con la tercera ley de Newton, una mesa actúa sobre un objeto con exactamente la misma fuerza que un objeto sobre una mesa. La fuerza es opuesta a la fuerza con la que el objeto empuja contra la mesa. Es decir, arriba. Esta fuerza se llama reacción de apoyo. El nombre de la fuerza "habla" el apoyo reacciona... Esta fuerza siempre surge cuando hay un impacto en el soporte. La naturaleza de su aparición a nivel molecular. El objeto, por así decirlo, deformó la posición habitual y los enlaces de las moléculas (dentro de la mesa), estas, a su vez, tienden a volver a su estado original, "resisten".
Absolutamente cualquier cuerpo, incluso uno muy ligero (por ejemplo, un lápiz sobre la mesa) deforma el soporte a nivel micro. Por tanto, se produce una reacción de apoyo.
No existe una fórmula especial para encontrar esta fuerza. Se designa con una letra, pero esta fuerza es solo un tipo separado de fuerza elástica, por lo tanto, se puede designar como
La fuerza se aplica en el punto de contacto del objeto con el soporte. Dirigido perpendicular al soporte.
Dado que el cuerpo se representa como un punto material, la fuerza se puede representar desde el centro
Fuerza elástica
Esta fuerza surge como resultado de la deformación (cambio en el estado inicial de la materia). Por ejemplo, cuando estiramos un resorte, aumentamos la distancia entre las moléculas del material del resorte. Cuando comprimimos el resorte, lo disminuimos. Cuando giramos o cambiamos. En todos estos ejemplos, surge una fuerza que evita la deformación: la fuerza elástica.
ley de Hooke
La fuerza elástica se dirige en sentido opuesto a la deformación.
Dado que el cuerpo se representa como un punto material, la fuerza se puede representar desde el centro
Al conectar resortes en serie, por ejemplo, la rigidez se calcula mediante la fórmula
Rigidez de la conexión paralela
La rigidez de la muestra. El módulo de Young.
El módulo de Young caracteriza las propiedades elásticas de una sustancia. Este es un valor constante que depende solo del material, su estado físico. Caracteriza la capacidad de un material para resistir deformaciones por tracción o compresión. El módulo de Young es tabular.
Más sobre propiedades sólidos.
Peso corporal
El peso corporal es la fuerza con la que un objeto actúa sobre un soporte. ¡Dices que es gravedad! La confusión es la siguiente: de hecho, a menudo, el peso corporal igual a la fuerza gravedad, pero estas fuerzas son completamente diferentes. La gravedad es una fuerza que resulta de la interacción con la Tierra. El peso es el resultado de la interacción con el soporte. La fuerza de gravedad se aplica en el centro de gravedad del objeto, mientras que el peso es la fuerza que se aplica al soporte (no al objeto).
No existe una fórmula para determinar el peso. Esta fuerza se designa con una letra.
La fuerza de reacción del soporte o la fuerza elástica surge en respuesta a la acción del objeto sobre la suspensión o soporte, por lo tanto, el peso del cuerpo es siempre numéricamente el mismo que la fuerza elástica, pero tiene la dirección opuesta.
La fuerza de reacción del soporte y el peso son fuerzas de la misma naturaleza, según la ley de Newton 3 son iguales y opuestas. El peso es una fuerza que actúa sobre el soporte, no sobre el cuerpo. La fuerza de la gravedad actúa sobre el cuerpo.
El peso corporal puede no ser igual a la gravedad. Puede ser más o menos, o puede ser tal que el peso sea cero. Este estado se llama ingravidez... La ingravidez es un estado en el que un objeto no interactúa con un soporte, por ejemplo, un estado de vuelo: ¡hay gravedad y el peso es cero!
Es posible determinar la dirección de la aceleración si determinamos hacia dónde se dirige la fuerza resultante
Tenga en cuenta que el peso es la fuerza, medida en Newtons. ¿Cómo responder correctamente a la pregunta: "Cuánto pesas"? Respondemos 50 kg, nombrando no el peso, ¡sino nuestra propia masa! En este ejemplo, nuestro peso es igual a la gravedad, que es aproximadamente 500N.
Sobrecarga- la relación entre peso y gravedad
La fuerza de Arquímedes
La fuerza surge como resultado de la interacción de un cuerpo con un líquido (gas), cuando está sumergido en un líquido (o gas). Esta fuerza empuja al cuerpo fuera del agua (gas). Por lo tanto, se dirige verticalmente hacia arriba (empuja). Determinado por la fórmula:
Descuidamos el poder de Arquímedes en el aire.
Si la fuerza de Arquímedes es igual a la fuerza de la gravedad, el cuerpo flota. Si la fuerza de Arquímedes es mayor, sube a la superficie del líquido, si es menor, se hunde.
Fuerzas eléctricas
Hay fuerzas de origen eléctrico. Ocurren cuando hay carga eléctrica... Estas fuerzas, como la fuerza de Coulomb, la fuerza de amperio, la fuerza de Lorentz, se discuten en detalle en la sección de Electricidad.
Designación esquemática de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo.
El cuerpo a menudo se modela con un punto material. Por lo tanto, en los diagramas, varios puntos de aplicación se transfieren a un punto, al centro, y el cuerpo se representa esquemáticamente como un círculo o rectángulo.
Para designar correctamente las fuerzas, es necesario enumerar todos los cuerpos con los que interactúa el cuerpo investigado. Determine qué sucede como resultado de la interacción con cada uno: fricción, deformación, atracción o quizás repulsión. Determine el tipo de fuerza, indique correctamente la dirección. ¡Atención! El número de fuerzas coincidirá con el número de cuerpos con los que se produce la interacción.
Lo principal para recordar
1) Fuerzas y su naturaleza;
2) Dirección de fuerzas;
3) Ser capaz de identificar las fuerzas actuantes.
Distinga entre fricción externa (seca) e interna (viscosa). La fricción externa ocurre entre superficies sólidas en contacto, internas, entre capas de líquido o gas durante su movimiento relativo. Hay tres tipos de fricción externa: fricción estática, fricción por deslizamiento y fricción por rodadura.
La fricción de rodadura está determinada por la fórmula
La fuerza de resistencia surge cuando un cuerpo se mueve en un líquido o gas. La magnitud de la fuerza de resistencia depende del tamaño y la forma del cuerpo, la velocidad de su movimiento y las propiedades del líquido o gas. A bajas velocidades de movimiento, la fuerza de resistencia es proporcional a la velocidad del cuerpo.
A altas velocidades, es proporcional al cuadrado de la velocidad.
Considere la atracción mutua de un objeto y la Tierra. Entre ellos, de acuerdo con la ley de la gravedad, hay una fuerza 
Ahora comparemos la ley de la gravedad y la fuerza de la gravedad. 
¡La magnitud de la aceleración debida a la gravedad depende de la masa de la Tierra y su radio! Así, puedes calcular con qué aceleración caerán los objetos sobre la Luna o sobre cualquier otro planeta, usando la masa y el radio de ese planeta.
La distancia del centro de la Tierra a los polos es menor que al ecuador. Por lo tanto, la aceleración de la gravedad en el ecuador es ligeramente menor que en los polos. Al mismo tiempo, cabe señalar que la principal razón de la dependencia de la aceleración de la gravedad de la latitud del área es el hecho de la rotación de la Tierra alrededor de su eje.
Con la distancia desde la superficie de la Tierra, la fuerza de gravedad y la aceleración de la gravedad cambian en proporción inversa al cuadrado de la distancia al centro de la Tierra.
¿Por qué una pelota lanzada horizontalmente (fig. 28) termina en el suelo después de un rato? ¿Por qué se cae una piedra que se suelta de las manos (Fig. 29)? ¿Por qué una persona que ha saltado acaba en el fondo de nuevo pronto? Todos estos fenómenos tienen una y la misma razón: la atracción de la Tierra. 
La tierra atrae a todos los cuerpos: personas, árboles, agua, casas, la luna, etc.
La fuerza de atracción a la Tierra se llama por gravedad... La gravedad siempre se dirige verticalmente hacia abajo. Se designa de la siguiente manera:
F T- gravedad.
Cuando un cuerpo cae bajo la influencia de la atracción hacia la Tierra, no solo la Tierra actúa sobre él, sino también la resistencia del aire. En los casos en que la fuerza de la resistencia del aire es insignificante en comparación con la fuerza de la gravedad, la caída del cuerpo se denomina gratis.
Para observación caida libre varios cuerpos (por ejemplo, bolitas, plumas, etc.), se colocan en un tubo de vidrio (tubo de Newton), desde el cual se bombea el aire. Si al principio todos estos objetos estarán en el fondo del tubo, luego de su rápida inversión terminan arriba, después de lo cual comienzan a caer (Fig. 30). Al verlos caer, se puede ver que tanto el gránulo de plomo como la pluma ligera llegan al fondo del tubo al mismo tiempo. Habiendo pasado por al mismo tiempo En el mismo camino, estos cuerpos golpean el fondo con la misma velocidad. Esto sucede porque la gravedad tiene la siguiente propiedad notable: por cada segundo aumenta la velocidad de cualquier cuerpo en caída libre (independientemente de su masa) siempre en la misma cantidad.
Las mediciones muestran que cerca de la superficie de la Tierra, la velocidad de cualquier cuerpo en caída libre por cada segundo de su caída aumenta en 9,8 m / s. Este valor está designado por la letra gramo y llamó aceleración de la gravedad.
Conociendo la aceleración de la gravedad, se puede encontrar la fuerza con la que la Tierra atrae a cualquier cuerpo cercano a ella.
Para determinar la fuerza de gravedad que actúa sobre un cuerpo, la masa de este cuerpo debe multiplicarse por la aceleración de la gravedad:
F T = mg.
De esta fórmula se deduce que g = F T / m... Pero F T medido en newtons, un metro- en kilogramos. Por tanto, el valor gramo se puede medir en newtons por kilogramo:
gramo= 9,8 N / kg ≈10 N / kg.
Al aumentar la altitud sobre la Tierra, la aceleración de la gravedad disminuye gradualmente. Por ejemplo, a una altitud de 297 km, resulta no ser 9,8 N / kg, sino 9 N / kg. Una disminución en la aceleración de la gravedad significa que la fuerza de la gravedad también disminuye a medida que aumenta la altura sobre la Tierra. Cuanto más lejos está el cuerpo de la Tierra, más débil lo atrae.
1. ¿Qué hace que todos los cuerpos caigan al suelo? 2. ¿Qué fuerza se llama gravedad? 3. ¿En qué caso se llama libre a la caída del cuerpo? 4. ¿Cuál es la aceleración gravitacional cerca de la superficie de la Tierra? 5. ¿Cuál es la fórmula de la gravedad? 6. ¿Qué sucede con la fuerza de la gravedad, la aceleración y el tiempo de caída cuando se duplica la masa del cuerpo que cae? 7. ¿Cómo cambian la fuerza de la gravedad y la aceleración de la gravedad con la distancia a la Tierra?
Tareas experimentales. 1. Coge una hoja de papel y suéltala. Míralo caer. Ahora arrugue esta hoja y suéltela nuevamente. ¿Cómo cambiará la naturaleza de su caída? ¿Por qué? 2. Tome un círculo de metal (por ejemplo, una moneda) en una mano y un círculo de papel un poco más pequeño en la otra. Libérelos al mismo tiempo. ¿Caerán al mismo tiempo? Ahora tome un círculo de metal en su mano y coloque un círculo de papel encima (fig. 31). Suelta las tazas. ¿Por qué están cayendo al mismo tiempo ahora?
Definición 1
Se considera fuerza de gravedad la aplicación al centro de gravedad del cuerpo, que se determina colgando el cuerpo de hilos desde sus distintos puntos. En este caso, el punto de intersección de todas las direcciones, que están marcadas con un hilo, será considerado el centro de gravedad del cuerpo.
Concepto de gravedad
La fuerza de la gravedad en física se considera la fuerza que actúa sobre cualquier cuerpo físico que esté cerca de la superficie de la tierra u otro cuerpo astronómico. La fuerza de gravedad sobre la superficie del planeta, por definición, consistirá en la atracción gravitacional del planeta, así como la fuerza centrífuga de inercia, provocada por la rotación diaria del planeta.
Otras fuerzas (por ejemplo, la atracción del Sol y la Luna), debido a su pequeñez, no se tienen en cuenta ni se estudian por separado en el formato de cambios temporales en el campo gravitacional de la Tierra. La fuerza de gravedad otorga a todos los cuerpos, independientemente de su masa, la misma aceleración, mientras que representa una fuerza conservadora. Se calcula en base a la fórmula:
$ \ vec (P) = m \ vec (g) $,
donde $ \ vec (g) $ es la aceleración impartida al cuerpo por la gravedad, denotada como la aceleración de la gravedad.
Los cuerpos que se mueven en relación con la superficie de la Tierra, además de la gravedad, también se ven afectados directamente por la fuerza de Coriolis, que es la fuerza utilizada para estudiar el movimiento de un punto material con respecto a un marco de referencia giratorio. La unión de la fuerza de Coriolis a las fuerzas físicas que actúan sobre un punto material permitirá tener en cuenta el efecto de la rotación del marco de referencia sobre dicho movimiento.
Fórmulas importantes para calcular
Según la ley de la gravitación universal, la fuerza de atracción gravitacional, que actúa sobre un punto material con su masa $ m $ sobre la superficie de un cuerpo astronómico esféricamente simétrico con masa $ M $, estará determinada por la relación:
$ F = (G) \ frac (Mm) (R ^ 2) $, donde:
- $ G $ - constante gravitacional,
- $ R $ - radio del cuerpo.
Esta relación resulta válida si asumimos una distribución esféricamente simétrica de masa sobre el volumen del cuerpo. Luego, la fuerza de atracción gravitacional se dirige directamente al centro del cuerpo.
El módulo de la fuerza centrífuga de inercia $ Q $, que actúa sobre una partícula de material, se expresa mediante la fórmula:
$ Q = maw ^ 2 $, donde:
- $ a $ es la distancia entre la partícula y el eje de rotación del cuerpo astronómico considerado,
- $ w $ es la velocidad angular de su rotación. En este caso, la fuerza centrífuga de inercia se vuelve perpendicular al eje de rotación y se aleja de él.
En formato vectorial, la expresión de la fuerza de inercia centrífuga se escribe de la siguiente manera:
$ \ vec (Q) = (mw ^ 2 \ vec (R_0)) $, donde:
$ \ vec (R_0) $ - vector perpendicular al eje de rotación, que se dibuja desde él al especificado punto material permanecer cerca de la superficie de la Tierra.
En este caso, la gravedad $ \ vec (P) $ será equivalente a la suma de $ \ vec (F) $ y $ \ vec (Q) $:
$ \ vec (P) = \ vec (F) = \ vec (Q) $
Ley de la atracción
Sin la presencia de la gravedad, el origen de muchas cosas que ahora nos parecen naturales se volvería imposible: así, no habría avalanchas, corrientes de ríos y lluvias descendiendo de las montañas. La atmósfera de la Tierra se puede mantener únicamente por la influencia de la gravedad. Los planetas con menos masa, por ejemplo, la Luna o Mercurio, han perdido toda su atmósfera a un ritmo bastante rápido y se han vuelto indefensos contra las corrientes de radiación cósmica agresiva.
La atmósfera de la Tierra jugó un papel decisivo en la formación de la vida en la Tierra, ella. Además de la gravedad, la gravedad de la luna también afecta a la Tierra. Debido a su proximidad (a escala cósmica), la existencia de reflujo y flujo es posible en la Tierra, y muchos ritmos biológicos son coincidentes con calendario lunar... La fuerza de la gravedad, por lo tanto, debe verse en el formato de una ley de la naturaleza útil e importante.
Observación 2
La ley de la atracción se considera universal y se puede aplicar a dos cuerpos cualesquiera con cierta masa.
En una situación en la que la masa de un cuerpo que interactúa resulta ser mucho mayor que la masa del segundo, estamos hablando de un caso especial fuerza gravitacional, para el que existe un término especial como "gravedad". Es aplicable a problemas destinados a determinar la fuerza de gravedad en la Tierra u otros cuerpos celestes. Sustituyendo el valor de la gravedad en la fórmula de la segunda ley de Newton, obtenemos:
Aquí $ a $ es la aceleración de la gravedad, lo que obliga a los cuerpos a tender unos hacia otros. En problemas que involucran el uso de aceleración gravitacional, esta aceleración se denota con la letra $ g $. Usando su propio cálculo integral, Newton logró matemáticamente demostrar la concentración constante de gravedad en el centro de un cuerpo más grande.