იმისთვის, რომ ფიზიკაში სხვადასხვა სიდიდეებთან მუშაობა მოსახერხებელი იყოს, გამოიყენება მათი სტანდარტული აღნიშვნა. მათი წყალობით, ყველას შეუძლია ადვილად დაიმახსოვროს მრავალი მნიშვნელოვანი ფორმულა გარკვეული პროცესებისთვის. ამ სტატიაში განვიხილავთ კითხვას, რას ნიშნავს გ. ფიზიკაში
გრავიტაციის ფენომენი
იმისათვის, რომ გაიგოთ რას ნიშნავს g ფიზიკაში (ეს თემა გაშუქებულია ზოგადსაგანმანათლებლო სკოლების მე-7 კლასში), უნდა გაეცნოთ გრავიტაციის ფენომენს. მე-17 საუკუნის ბოლოს ისააკ ნიუტონმა გამოაქვეყნა თავისი ცნობილი სამეცნიერო ნაშრომი, რომელშიც ჩამოაყალიბა მექანიკის ძირითადი პრინციპები. ამ ნაშრომში მან განსაკუთრებული ადგილი გამოყო ეგრეთ წოდებული უნივერსალური მიზიდულობის კანონისთვის. მისი თქმით, ყველა სხეული, რომელსაც აქვს სასრული მასა, იზიდავს ერთმანეთს, მიუხედავად მათ შორის მანძილისა. მიზიდულობის ძალა სხეულებს შორის მასებით m1, m2 გამოითვლება შემდეგი ფორმულით:
F=Gm1m2/r2./r2.
აქ G - უნივერსალური გრავიტაციული მუდმივი, r -მანძილი სხეულების მასის ცენტრებს შორის სივრცეში. F ძალას ეწოდება გრავიტაციული ურთიერთქმედება, რომელიც კულონის ძალის მსგავსად მცირდება მანძილის კვადრატთან ერთად, მაგრამ კულონის ძალისგან განსხვავებით, გრავიტაცია მხოლოდ მიმზიდველია.
თავისუფალი დაცემის აჩქარება
სტატიის ამ პუნქტის სათაური არის პასუხი კითხვაზე, რას ნიშნავს ასო გ ფიზიკაში. იგი გამოიყენება იმიტომ, რომ ლათინური სიტყვა "გრავიტაცია" არის gravitas. ახლა რჩება იმის გაგება, თუ რა არის თავისუფალი ვარდნის აჩქარება. ამისათვის განვიხილოთ რა ძალა მოქმედებს თითოეულ სხეულზე, რომელიც მდებარეობს დედამიწის ზედაპირთან ახლოს. დაე, სხეულს ჰქონდეს მასა m, მაშინ მივიღებთ:
F=Gm M /R2=mg, სადაც g=GM/R2.
აქ M, R არის ჩვენი პლანეტის მასა და რადიუსი. გაითვალისწინეთ, რომ მაშინაც კი, თუ სხეული ზედაპირზე h-ით გარკვეულ სიმაღლეზეა, მაშინ ეს სიმაღლე გაცილებით ნაკლებია ვიდრე R, ასე რომ ფორმულაში მისი იგნორირება შესაძლებელია. გამოთვალეთ g-ის მნიშვნელობა:
g=GM/R2=6, 6710-115, 97210 24/(6371000)2=9,81 მ/კ2.
რას ნიშნავს g ფიზიკაში? აჩქარება g არის მნიშვნელობა, რომლითაც იზრდება აბსოლუტურად ნებისმიერი სხეულის სიჩქარე, რომელიც თავისუფლად ეცემა დედამიწის ზედაპირზე. გამოთვლებიდან გამომდინარეობს, რომ სიჩქარის ზრდა დაცემის ყოველი წამისთვის არის 9,81 მ/წმ (35,3 კმ/სთ).
გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ g-ის მნიშვნელობა არ არის დამოკიდებული სხეულის მასაზე. სინამდვილეში, ჩანს, რომ უფრო მკვრივი სხეულები უფრო სწრაფად ეცემა ნაკლებადმკვრივი. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათზე გავლენას ახდენს ჰაერის წინააღმდეგობის სხვადასხვა ძალები და არა გრავიტაციის სხვადასხვა ძალები.
ზემოთ მოყვანილი ფორმულა საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ g არა მხოლოდ ჩვენი დედამიწისთვის, არამედ ნებისმიერი სხვა პლანეტისთვის. მაგალითად, თუ მასში ჩავანაცვლებთ მარსის მასას და რადიუსს, მივიღებთ მნიშვნელობას 3,7 მ/წმ2, რაც თითქმის 2,7-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე დედამიწისთვის..
სხეულის წონა და აჩქარება g
ზემოთ გადავხედეთ რას ნიშნავს g ფიზიკაში, ასევე აღმოჩნდა, რომ ეს არის აჩქარება, რომლითაც ყველა სხეული ეცემა ჰაერში და g ასევე არის კოეფიციენტი გრავიტაციის გამოთვლისას.
ახლა განიხილეთ სიტუაცია, როდესაც სხეული ისვენებს, მაგალითად, ჭიქა მაგიდაზეა. მასზე მოქმედებს ორი ძალა - გრავიტაცია და დამხმარე რეაქციები. პირველი დაკავშირებულია გრავიტაციასთან და მიმართულია ქვევით, მეორე განპირობებულია მაგიდის მასალის ელასტიურობით და მიმართულია ზემოთ. ჭიქა ზევით არ დაფრინავს და არ ეცემა მაგიდაზე მხოლოდ იმიტომ, რომ ორივე ძალა აწონასწორებს ერთმანეთს. ამ შემთხვევაში ძალას, რომლითაც სხეული (მინა) აჭერს საყრდენს (მაგიდას), სხეულის წონა ეწოდება. ცხადია, მისი გამოთქმა მიიღებს ფორმას:
P=მგ.
სხეულის წონა არის ცვლადი მნიშვნელობა. ზემოთ დაწერილი ფორმულა მოქმედებს დასვენების ან ერთგვაროვანი მოძრაობისთვის. თუ სხეული მოძრაობს აჩქარებით, მაშინ მისი წონა შეიძლება გაიზარდოს და შემცირდეს. მაგალითად, ასტრონავტების წონა, რომელსაც გამაძლიერებელი უშვებს დედამიწის დაბალ ორბიტაზე, გაშვების დროს რამდენჯერმე იზრდება.
