Súlyegyenlet

Súly az egyik tárgy gravitációs vonzereje által létrehozott erő egy másik tárgyra. Az objektum súlyát leíró egyenlet ugyanaz, akár repülőgépeket, rakétákat vagy sziklákat vizsgálunk. A súly alapvetően különbözik az aerodinamikai erőktől, emelje és húzza, és a tolóerő. Az aerodinamikai erők és a tolóerő mechanikai erők és a tárgynak fizikai kapcsolatban kell állnia az erőt generáló gázzal. A gravitációs erő a térerő; az erő forrásának nem kell fizikai kapcsolatban lennie a tárggyal.

gravitációs állandó

A gravitációs erő jellegét a tudósok évek óta tanulmányozzák, és az elméleti fizikusok még mindig vizsgálják. A Föld közelében repülő rakéta nagyságú tárgy esetében Sir Isaac Newton háromszáz évvel ezelőtti leírásai nagyon jól működnek. Newton 1686-ban tette közzé a gravitációs elméletét a mozgástörvényeivel. A gravitációs erő, F, két részecske között egyenlő egy univerzális állandó, G, a részecskék tömegének szorzata, m1 és m2, osztva a távolság négyzetével, d, a részecskék között.

F = G * m1 * m2/d ^ 2

Ha sok részecske hat egy részecskére, akkor össze kell adnia az összes részecske hozzájárulását. A Föld közelében lévő tárgyak esetében az összes részecske tömegének összege egyszerűen a Föld tömege, majd a távolságot a Föld közepétől mérjük. A Föld felszínén a távolság körülbelül 4000 mérföld. A tudósok egyesítették az univerzális gravitációs állandót, a Föld tömegét és a Föld sugarának négyzetét a gravitációs gyorsulás, ge. A Föld felszínén ez értéke 9,8 méter/négyzetmásodperc vagy 32,2 láb/négyzetmásodperc.

ge = G * m föld/(d föld) ^ 2

A súlyt W, vagy gravitációs erő, akkor csak egy tárgy tömege a gravitációs gyorsulás szorosa.

A gravitációs állandó g a bolygó tömegétől és a bolygó sugarától függ. Tehát egy tárgynak különböző értéke van a Földre, a Holdra és a Marsra ható súlyerőnek, mert minden bolygónak más a tömege és a sugara. A tárgy tömege ezen a három testen ugyanaz marad, de a tárgy súlya változik. Nagyjából elmondható, hogy a Hold súlya a Föld súlyának 1/6-a, a Marson pedig a Föld súlyának 1/3 része.

Mivel a gravitációs állandó ge a Föld közepétől mért távolság négyzetétől függ, egy tárgy súlya a magassággal csökken. Tegyünk egy tesztproblémát, hogy lássuk, mennyire változik a modellrakéta súlya a magasságtól. Ha egy modell elérheti a 35000 lábat (kb. 7 mérföld), akkor a Föld közepéig a távolság körülbelül 4007 mérföld. Kiszámíthatjuk a gravitációs állandó és a Föld felszínén lévő érték arányát, mint (4000/4007) négyzetét, amely egyenlő .9965. Ha a rakéta súlya 100 font a Föld felszínén, akkor súlya 99,65 font 35000 láb; 0,35 fontot fogyott, ami nagyon kicsi a 100 fonthoz képest.

Tegyünk még egy problémát, és számítsuk ki az űrsikló súlyát alacsony földi pályán. A földön a keringő súlya körülbelül 250 000 font. A pályán a transzfer körülbelül 200 mérföldnyire van a Föld felszíne felett. A gravitációs állandó arány a korábbiakhoz hasonlóan a (4000/4200) négyzet, amely egyenlő, 907. A pályán a transzfer súlya 250 000 *, 907 = 226 757 font. Megjegyzés: a súly nem nulla. A transzfer nem súlytalan a pályán. A "súlytalanságot" a transzfer sebessége okozza a pályán. Az ingát a gravitáció miatt a Föld felé húzzák. De a nagy, a Föld felszínét érintő keringési sebesség miatt a felszín felé esés pontosan megegyezik a Föld görbületével az ingától. Lényegében a transzfer folyamatosan esik a Föld körül.

Vezetett túrák

  • Rakéta súlya:
Tevékenységek: