Nguvu za uvutano: dhana na vipengele vya kutumia fomula kwa hesabu yao

2024 Mwandishi: Angel Austin | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 17:56

Nguvu za uvutano ni mojawapo ya aina nne kuu za nguvu zinazojidhihirisha katika utofauti wake wote kati ya miili mbalimbali duniani na kwingineko. Kwa kuongezea, umeme, dhaifu na nyuklia (nguvu) pia hutofautishwa. Labda, ni uwepo wao ambao wanadamu waligundua hapo kwanza. Nguvu ya mvuto kutoka Duniani imejulikana tangu nyakati za kale. Walakini, karne zote zilipita kabla ya mtu kudhani kuwa aina hii ya mwingiliano haifanyiki tu kati ya Dunia na mwili wowote, bali pia kati ya vitu tofauti. Wa kwanza kuelewa jinsi nguvu za uvutano zinavyofanya kazi alikuwa mwanafizikia wa Kiingereza I. Newton. Ni yeye aliyegundua sheria inayojulikana sasa ya uvutano wa ulimwengu wote.

Mfumo wa nguvu ya uvutano

Newton aliamua kuchanganua sheria ambazo sayari husogea kwenye mfumo. Matokeo yake, alifikia hitimisho kwamba mzunguko wa mbingunimiili inayozunguka Jua inawezekana tu ikiwa nguvu za uvutano zitatenda kati yake na sayari zenyewe. Kwa kutambua kwamba miili ya mbinguni inatofautiana na vitu vingine kwa ukubwa na uzito wao tu, mwanasayansi aligundua fomula ifuatayo:

F=f x (m₁ x m₂) / r^{2, ambapo:}

• m₁, m_{2 ni wingi wa miili miwili;}
• r - umbali kati yao kwa mstari ulionyooka;
• f ni mvuto thabiti, thamani ambayo ni 6.668 x 10^-8 cm³/g x sek ^2.

Kwa hivyo, inaweza kubishaniwa kuwa vitu vyovyote viwili vinavutiwa. Kazi ya nguvu ya uvutano katika ukubwa wake inalingana moja kwa moja na wingi wa miili hii na inawiana kinyume na umbali kati yao, yenye mraba.

Sifa za kutumia fomula

Kwa mtazamo wa kwanza, inaonekana kwamba kutumia maelezo ya hisabati ya sheria ya kivutio ni rahisi sana. Walakini, ikiwa unafikiria juu yake, formula hii ina mantiki tu kwa raia wawili, vipimo ambavyo havina maana ikilinganishwa na umbali kati yao. Na kiasi kwamba wanaweza kuchukuliwa kwa pointi mbili. Lakini vipi wakati umbali unalinganishwa na saizi ya miili, na wao wenyewe wana sura isiyo ya kawaida? Wagawanye katika sehemu, tambua nguvu za mvuto kati yao na uhesabu matokeo? Ikiwa ndivyo, ni pointi ngapi zinapaswa kuchukuliwa kwa hesabu? Kama unavyoona, si rahisi hivyo.

Na ikiwa tutazingatia (kutoka kwa mtazamo wa hisabati) kwamba uhakikahaina vipimo, basi hali hii inaonekana kutokuwa na matumaini kabisa. Kwa bahati nzuri, wanasayansi wamekuja na njia ya kufanya mahesabu katika kesi hii. Wanatumia vifaa vya calculus muhimu na tofauti. Kiini cha njia hiyo ni kwamba kitu kinagawanywa katika idadi isiyo na kipimo ya cubes ndogo, ambayo raia hujilimbikizia vituo vyao. Kisha fomula inaundwa kwa ajili ya kutafuta nguvu ya matokeo na mpito wa kikomo hutumiwa, kwa njia ambayo kiasi cha kila kipengele cha sehemu hupunguzwa hadi uhakika (sifuri), na idadi ya vipengele vile huwa na infinity. Shukrani kwa mbinu hii, baadhi ya hitimisho muhimu zilipatikana.

1. Ikiwa mwili ni mpira (tufe), ambao msongamano wake ni sare, basi huvutia kitu kingine chochote kwake kana kwamba uzito wake wote umejilimbikizia katikati yake. Kwa hivyo, kukiwa na hitilafu fulani, hitimisho hili linaweza kutumika kwa sayari pia.
2. Msongamano wa kitu unapobainishwa kwa ulinganifu wa kati wa duara, hutangamana na vitu vingine kana kwamba uzito wake wote uko kwenye hatua ya ulinganifu. Kwa hivyo, ikiwa tutachukua mpira usio na mashimo (kwa mfano, mpira wa miguu) au mipira kadhaa iliyowekwa ndani ya kila mmoja (kama wanasesere wa matryoshka), basi watavutia miili mingine kwa njia ile ile kama sehemu ya nyenzo ingefanya, ikiwa na jumla ya misa yao. na iko katikati.