Somos testigos de varios ejemplos de gravedad trabajando con fuerza en nuestra vida diaria. Sabemos que hay movimiento y fuerza continuos en el cosmos en forma de empujones y tirones. Entre los innumerables movimientos, hay cuatro fuerzas elementales principales que son responsables de una amplia gama de fenómenos. La fuerza gravitacional, la fuerza fuerte, la fuerza débil y la fuerza electromagnética son las cuatro fuerzas.
La gravedad es una fuerza que atrae objetos al suelo. Las fuerzas tienen el poder de trabajar, por lo tanto, la gravedad está fundamentalmente haciendo el trabajo. Cuando aplica fuerza a un elemento, la fuerza hace el trabajo por usted. Cuando lanzas una pelota, por ejemplo, la fuerza que se le da a la pelota hace que la pelota recorra una distancia y, por lo tanto, el trabajo se completa. El trabajo es proporcional a la fuerza aplicada y la distancia recorrida o realizada como resultado; por ejemplo, si lanzas la pelota con menos fuerza, la distancia recorrida por la pelota será menor, proporcional a la fuerza aplicada; del mismo modo, si lanzas la pelota con mucha fuerza, la distancia recorrida será larga. Cuando una partícula cae, se ve obligada a apuntar en la dirección de la gravedad.
Fuerza gravitacional
La fuerza gravitacional es una fuerza que atrae a dos objetos cualesquiera del universo, tengan masas iguales o no. Además, la Ley Universal de la Gravitación de Newton establece que todo, incluyéndote a ti, atrae a todos los demás objetos del universo. La unidad de fuerza gravitacional es Newtons, denotada como N.
Fórmula
F gramo =
dónde,
- F g es la fuerza gravitatoria entre los objetos
- G se refiere a la constante gravitacional, dada por G = 6.67 ×10 −11 N⋅ m 2 /kg 2
- m 1 y m 2 representan las masas de los objetos dados
- r es la distancia entre los objetos dados en metros
Derivación
Somos muy conscientes del hecho de que la fuerza es directamente proporcional al producto de las masas de los cuerpos. Por eso,
F ∝ metro 1 metro 2
Además, F es indirectamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los dos cuerpos, tenemos:
F ∝
De las ecuaciones (1) y (2), tenemos:
F ∝
Quitando el signo de proporcionalidad, obtenemos:
F gramo =
Por lo tanto probado.
Problemas de muestra
Pregunta 1. Encuentra la fuerza de atracción gravitatoria entre dos elefantes, uno de 1000 kg de masa y el otro de 800 kg de masa, si la distancia entre ellos es de 5 m.
Solución:
Dado: m 1 = 1000 kg, m 2 = 800 kg, r = 5 m
La fórmula para la fuerza gravitacional se da como: F g =
Aquí, G = 6,67 × 10 −11 N⋅ m 2 /kg 2
Sustituyendo los valores en la fórmula, tenemos:
F gramo =
F gramo = 2,1 × 10 -6 N
Pregunta 2. Encuentra la fuerza de atracción gravitacional entre un hombre de 50 kg de masa y un autobús de 1500 kg de masa, si la distancia entre ellos es de 10 m.
Solución:
Dado: m 1 = 50 kg, m 2 = 1500 kg, r = 10 m
La fórmula para la fuerza gravitacional se da como: F g =
Aquí, G = 6,67 × 10 −11 N⋅ m 2 /kg 2
Sustituyendo los valores en la fórmula, tenemos:
F gramo =
F g = 5,0025 × 10 -8 N
Pregunta 3. ¿La tierra atrae a la luna con la misma fuerza que la luna atrae a la tierra? Explique.
Solución:
La ley universal de la gravitación establece que dos objetos se atraen con la misma fuerza, pero en direcciones opuestas. Por lo tanto, la tierra atrae a la luna con la misma cantidad de fuerza con la que la última atrae a la primera.
Pregunta 4. Supongamos que la fuerza gravitatoria entre dos cuerpos a cierta distancia es 4N. Encuentre la fuerza de atracción si la distancia entre ellos se duplica.
Solución:
La ley de gravitación de Newton establece que la fuerza gravitacional entre dos objetos similares a un punto es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.
F gramo =
Esta ecuación muestra que, para masas dadas, si r se reemplaza por 2r, la fuerza se convierte en 1/4 de la fuerza original. Por lo tanto, la fuerza de atracción será 4/4 = 1 N.
Pregunta 5. La masa de la Tierra es 6 × 10 24 kg. La distancia entre la Tierra y el Sol es de 1,5 × 10 11 m. Si la fuerza gravitatoria entre los dos es de 3,5 × 10 22 N, ¿cuál es la masa del Sol?
Solución:
Dado: m e = 6 × 10 24 kg, r = 1,5 × 10 11 m y F = 3,5 × 10 22 N
La fórmula para la fuerza gravitacional se da como: F g =
.
⇒ 3,5 × 10 22 N =
⇒ Masa del sol =
= 1.967 × 10 30 kg
Pregunta 6. Si la luna atrae a la tierra, ¿por qué la tierra no se mueve hacia la luna?
Solución:
La Tierra y la Luna experimentan fuerzas gravitatorias iguales entre sí. Sin embargo, la masa de la tierra es mucho mayor que la de la luna. Por lo tanto, acelera a un ritmo mucho menor que el de la aceleración de la luna hacia la tierra. Por eso la tierra se mueve hacia la tierra.
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por parmaramolaksingh1955 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA