Aby bylo pohodlné pracovat s různými veličinami ve fyzice, používá se jejich standardní zápis. Díky nim si každý snadno zapamatuje mnoho důležitých vzorců pro určité procesy. V tomto článku se budeme zabývat otázkou, co znamená g. ve fyzice
Jev gravitace
Abyste pochopili, co znamená g ve fyzice (toto téma se probírá v 7. třídě středních škol), měli byste se seznámit s fenoménem gravitace. Na konci 17. století vydal Isaac Newton své slavné vědecké dílo, ve kterém formuloval základní principy mechaniky. V této práci vyčlenil zvláštní místo pro tzv. zákon univerzální gravitace. Podle něj se všechna tělesa, která mají konečnou hmotnost, k sobě přitahují, bez ohledu na vzdálenost mezi nimi. Přitažlivá síla mezi tělesy o hmotnosti m1, m2 se vypočítá pomocí následujícího vzorce:
F=Gm1m2/r2.
Zde G - univerzální gravitační konstanta, r -vzdálenost mezi těžišti těles v prostoru. Síla F se nazývá gravitační interakce, která stejně jako Coulombova síla klesá s druhou mocninou vzdálenosti, ale na rozdíl od Coulombovy síly je gravitace pouze přitažlivá.
Zrychlení volného pádu
Název tohoto odstavce článku je odpovědí na otázku, co znamená písmeno g ve fyzice. Používá se proto, že latinské slovo pro „gravitaci“je gravitas. Nyní zbývá pochopit, co je zrychlení volného pádu. Chcete-li to provést, zvažte, jaká síla působí na každé těleso umístěné blízko povrchu Země. Nechť má těleso hmotnost m, pak dostaneme:
F=Gm M /R2=mg, kde g=GM/R2.
Zde M, R jsou hmotnost a poloměr naší planety. Všimněte si, že i když je těleso v určité výšce h nad povrchem, pak je tato výška mnohem menší než R, takže ji lze ve vzorci ignorovat. Vypočítejte hodnotu g:
g=GM/R2=6, 6710-115, 97210 24/(6371000)2=9,81 m/c2.
Co znamená g ve fyzice? Zrychlení g je hodnota, o kterou se zvýší rychlost absolutně jakéhokoli tělesa, které volně padá na povrch Země. Z výpočtů vyplývá, že nárůst rychlosti za každou sekundu pádu je 9,81 m/s (35,3 km/h).
Upozorňujeme, že hodnota g nezávisí na tělesné hmotnosti. Ve skutečnosti je vidět, že hustší tělesa padají rychleji méněhustý. To se děje proto, že na ně působí různé síly odporu vzduchu, nikoli různé gravitační síly.
Výše uvedený vzorec vám umožňuje určit g nejen pro naši Zemi, ale také pro jakoukoli jinou planetu. Pokud do něj například dosadíme hmotnost a poloměr Marsu, dostaneme hodnotu 3,7 m/s2, což je téměř 2,7krát méně než u Země.
Tělesná hmotnost a zrychlení g
Výše jsme se podívali na to, co znamená g ve fyzice, také se ukázalo, že toto je zrychlení, se kterým všechna tělesa padají ve vzduchu, a g je také koeficient při výpočtu gravitace.
Nyní zvažte situaci, kdy je tělo v klidu, například sklenice je na stole. Působí na něj dvě síly – gravitace a podpůrné reakce. První souvisí s gravitací a směřuje dolů, druhý je způsoben elasticitou materiálu stolu a směřuje nahoru. Sklenice nevyletí nahoru a nepropadne stolem jen proto, že se obě síly vzájemně vyrovnávají. V tomto případě se síla, kterou těleso (sklo) tlačí na podpěru (stůl), nazývá hmotnost tělesa. Je zřejmé, že výraz pro to bude mít tvar:
P=mg.
Tělesná hmotnost je proměnná hodnota. Výše napsaný vzorec platí pro klidový stav nebo rovnoměrný pohyb. Pokud se tělo pohybuje se zrychlením, jeho hmotnost se může zvyšovat i snižovat. Například hmotnost astronautů, které booster vypustí na nízkou oběžnou dráhu Země, se během startu několikrát zvýší.
