Ngartos Hukum Gravitasi Universal
Hatur nuhun kana kajian élmuwan, dimungkinkeun pikeun ngartos fénoména alam, sareng ngajantenkeun kamajuan téknologi mangtaun-taun. Newton, dumasar kana panilitian Galileo ngeunaan hukum anu ngatur gerak proyéktil di Bumi, sareng studi Kepler ngeunaan hukum gerak planét dina tata surya, nyimpulkeun yén kakuatan anu diperyogikeun pikeun ngajaga planét dina orbit gumantung kana massa sareng jarak pipisahan. Hukum gravitasi universal, diterbitkeun taun 1687 ku Isaac Newton, ngamungkinkeun urang pikeun nangtoskeun kakuatan dimana dua objék kalayan massa katarik, mangpaat pisan pikeun diajar orbit komet, mendakan planét anu sanésna, pasang surut, gerakan satelit, diantara fénoména sanés.
Konsép Dasar pikeun ngartos "Hukum Gravitasi Universal"
Kami ngajak anjeun ningali tulisanana Newton-Laws-gampang dipikaharti
Kakuatan centripetal:
Angkatan anu maksa mobile pikeun ngabengkokkeun lintasanana ngajantenkeun ngajelaskeun gerakan sirkular. Kakuatan centripetal meta dina awak diarahkeun ka tengah jalur sirkular. Awak ngalaman akselerasi séntripétal sakumaha kagancangan, modulus konstan, ngarobah arah nalika ngalir. Tingali gambar 1.
Gaya centripetal tiasa diitung nganggo hukum kadua Newton [1], dimana akselerasi centripetal tiasa dikedalkeun salaku fungsi laju sudut, laju linier, atanapi salaku fungsi periode awak dina gerak sirkular. Tingali gambar 2.
[nami adinserter = "Blok 1 ″]
Hukum Kepler
Astronom Johannes Kepler ngajelaskeun gerakan planét tata surya, ku cara ngagunakeun tilu hukum: hukum orbit, daérah sareng periode. [dua].
Hukum Kepler anu munggaran, atanapi hukum orbit:
sadaya planét dina tata surya ngurilingan panonpoé dina orbit elips. Panonpoé aya dina salah sahiji dua fokus élips. Tingali gambar 3.
Hukum kadua Kepler, atanapi hukum daérah:
Radius anu ngagabung sareng planét ka panonpoé ngajelaskeun daérah anu sami dina waktos anu sami. Garis (imajinér) anu ngalir tina matahari ka planét, nyapu daérah anu sami dina waktos anu sami; nyaéta, laju di mana daérah robih angger. Tingali gambar 4.
Hukum katilu Kepler, atanapi hukum perioda:
Pikeun sadaya planét, hubungan antara kubus radius orbit sareng pasagi jaman na angger-angger. Sumbu utama elips dijagi sareng dibagi ku jaman (waktos ngadamel révolusi lengkep), nyaéta konstanta anu sami pikeun planét anu béda. Énergi kinétik planét turun sabab tibalik jarakna ti matahari. Tingali gambar 5.
Hukum Gravitasi Universal
Hukum gravitasi universal, diterbitkeun taun 1687 ku Isaac Newton, ngamungkinkeun urang pikeun nangtoskeun kakuatan dimana dua objék kalayan massa katarik. Newton nyimpulkeun yén:
- Awak katarik ku kanyataan ngan ukur ngabogaan massa.
- Gaya daya tarik antara awak ngan ukur katingali nalika sahenteuna salah sahiji awak anu saling interaksi ageung ageung, sapertos planét.
- Aya interaksi dina jarak anu jauh, ku alatan éta, henteu diperyogikeun pikeun awak pikeun kontak pikeun kakuatan anu pikaresepeun pikeun bertindak.
- Interaksi gravitasi antara dua awak sok nunjukkeun dirina salaku sapasang kakuatan anu sami dina arah sareng modulus, tapi dina arah anu sabalikna.
Pernyataan Hukum Gravitasi Universal
Gaya tarik antara dua massa langsung proporsional sareng produk massa sareng sabalikna tibalik kana kuadrat jarak anu misahkeunana. Gaya daya tarik ngagaduhan arah anu pas sareng garis anu ngagabung sareng aranjeunna [3]. Tingali gambar 6.
Konstanta tina proporsionalitas G antara jumlah dikenal salaku konstanta gravitasi universal. Dina sistem internasional éta sami sareng:
Latihan 1. Tangtukeun gaya naon awak dina gambar 7 katarik dina vakum.
leyuran
Dina gambar 8 aya dua awak kalayan massa m1 = 1000 kg sareng m2 = 80 kg, dipisahkeun ku jarak 2 méter. Nerapkeun hukum gravitasi universal, kakuatan tarik antara aranjeunna tiasa ditangtoskeun, sapertos anu dipidangkeun dina gambar 8.
Déduksi Hukum Gravitasi Universal
Dimimitian tina hukum katilu Kepler anu aya hubunganana sareng radius kana masa planét anu ngorbit, akselerasi centripetal anu dialaman ku planét sabanding tibalik sareng kuadrat radius orbit na. Pikeun milarian kakuatan centripetal anu nimpah planét, hukum kadua Newton [] dianggo, ngémutan percepatan centripetal anu dialamkeun, dinyatakeun salaku fungsi dina jaman éta. Tingali gambar 9.
Nilai konstanta gravitasi universal ditangtukeun ku Henry Cavendish mangtaun-taun saatos hukum gravitasi Newton didirikeun. Konstanta G dianggap "universal" kumargi nilaina sami di bagian mana waé jagat raya anu dipikaterang, sareng éta bebas tina lingkungan tempat objékna aya.
Latihan 2. Tangtukeun massa planét Bumi, terang yén radius na 6380 km
leyuran
Awak-awak anu aya dina permukaan bumi katarik ka tengahna, kakuatan ieu dikenal salaku beurat awak (gaya anu Bumi narik na). Di sisi anu sanésna, hukum kadua Newton tiasa diterapkeun nyatakeun beurat awak salaku fungsi gravitasi, sahingga massa Bumi tiasa didapet, dipikaterang radius na. Tingali gambar 11.
Larapna hukum gravitasi universal
Hukum gravitasi universal gunana pikeun ngajelaskeun orbit komet, pamanggihan planét anu sanésna, pasang surut, gerakan satelit, sareng fénoména anu sanés.
Hukum Newton kajantenan persis, nalika dititénan yén sababaraha bintang henteu saluyu sareng éta sabab sababaraha bintang anu henteu katingali sanés ngaganggu gerakan, sahingga ayana planét parantos kapendak tina gangguan anu dihasilkeun dina orbit planét anu dikenal.
Satelit:
Satelit mangrupikeun objék anu ngorbit ngurilingan objék sanés anu ukuranna langkung ageung sareng lapangan gravitasi anu langkung ageung, contona, anjeun ngagaduhan bulan, satelit alami planét Bumi. Satelit ngalaman akselerasi centripetal sabab éta dilakukeun kakuatan anu pikaresepeun dina widang gravitasi.
Latihan 3. Tangtukeun gancangna satelit anu ngorbit bumi 6870 km ti tengah bumi. Tingali gambar 12
leyuran
Satelit jieunan dijaga dina orbit di sakuliling Bumi kusabab kakuatan tarik anu dilakukeun ku Bumi. Ngagunakeun hukum gravitasi universal sareng hukum kadua Newton, kagancangan satelit tiasa ditangtoskeun. Tingali gambar 13.
conclusions
Unggal partikel bahan narik partikel bahan anu sanés ku kakuatan langsung sabanding sareng produk massa duanana sareng sabalikna tibalik kana alun-alun jarak anu misahkeunana.
Interaksi gravitasi antara dua awak sok nunjukkeun dirina salaku sapasang kakuatan anu sami dina arah sareng modulus, tapi dina arah anu sabalikna.
Hukum gravitasi universal Newton ngamungkinkeun urang pikeun nangtoskeun kakuatan dimana dua objék kalayan massa katarik, terang yén kakuatan tarik antara dua massa sacara langsung sabanding sareng produk massa sareng sabalikna tibalik kana alun-alun jarak anu misahkeunana .