La legge di gravitazione universale di Newton viene utilizzata per spiegare la forza gravitazionale. La forza gravitazionale è un tipo di forza senza contatto, la forza gravitazionale è una forza in natura che è sempre attrattiva e conservativa. La forza gravitazionale è definita come la forza di attrazione sperimentata da due o più oggetti in contatto. La forza gravitazionale è determinata dalla formula ottenuta dalla Legge Universale di Attrazione di Newton, nota come Formula della Forza Gravitazionale. Il nostro ambiente è circondato dalla gravità. Determina quanto pesiamo e quanto lontano rimbalzerà un pallone da basket prima di toccare terra quando viene lanciato. La forza che la Terra ti applica è uguale alla forza gravitazionale sulla Terra. La forza gravitazionale è uguale al tuo peso mentre sei a riposo sulla o vicino alla superficie terrestre. Inoltre, è necessaria la presenza di un campo gravitazionale nel trasferimento di calore attraverso la convezione naturale.

Tabella dei contenuti

• Cos'è la forza gravitazionale?
• Legge di gravitazione di Newton
• Formula della forza gravitazionale
• Unità di forza gravitazionale
• Proprietà della forza gravitazionale
• Esempi di forza gravitazionale
• Differenza tra gravità e forza gravitazionale

Esempio di forza gravitazionale

100 kmh in mph

Cos'è la forza gravitazionale?

Gravitazionale O gravità è una forza che attrae due corpi qualsiasi nell'universo, indipendentemente dal fatto che abbiano massa uguale o meno. La legge di gravitazione di Newton afferma che tutti gli oggetti, compreso noi stessi, si attraggono a vicenda. L'unità della forza gravitazionale è il Newton, indicato come N.

Lo studio della gravitazione ha beneficiato molto del contributo di molti noti scienziati. All'inizio del XVII secolo, l'astronomo italiano Galileo Galilei scoprì che tutti gli oggetti accelerano uniformemente verso il centro della Terra. Nel suo studio innovativo del 1687, il matematico inglese Isaac Newton fece la prima scoperta delle leggi gravitazionali.

La gravitazione è considerata una forza fondamentale poiché la sua influenza su qualsiasi oggetto può essere facilmente osservata. Pertanto, la forza gravitazionale agisce su ogni oggetto dotato di massa. Quindi la forza gravitazionale è una forza fondamentale. Poiché non c'è contatto tra gli oggetti, la forza gravitazionale è senza contatto. Poiché è focalizzato al centro dell'orbita in cui si muove l'oggetto, è centripeto. È responsabile del mantenimento dell’orbita del corpo. Il corpo rotante subisce uno strattone diretto lontano dal centro. La forza centrifuga è ciò che provoca questa trazione. Di tutte le forze fondamentali, la forza gravitazionale è la più debole.

Leggiamo di più su – Accelerazione dovuta alla forza di gravità

Legge di gravitazione di Newton

Formula gravitazionale di Newton

Legge di gravitazione di Newton o la Legge di Gravitazione Universale di Newton (o Leggi Universali di Gravitazione) è la Legge che porta all'ulteriore studio della Gravitazione e afferma che tutti gli oggetti nell'universo dotati di massa si attraggono sempre tra loro con una forza di attrazione. Questa forza di attrazione è chiamata Forza Gravitazionale (F) che è,

• Direttamente proporzionale al prodotto delle masse (m₁e m₂) dei due oggetti in contatto con altri, e
• Inversamente proporzionale al quadrato della distanza (r) tra i loro centri.

L'espressione o la relazione per la legge sopra indicata è data dalla formula della forza gravitazionale, discussa di seguito:

Formula della forza gravitazionale

La Legge di Gravitazione dà la Forza Gravitazionale (F) tra due corpi di masse (m₁e m₂) ad una distanza r, a parte i loro centri, è dato come:

F ∝ m ₁ M ₂

F ∝ 1/r ²

Ora, combinando le due relazioni precedenti come,

F ∝ m ₁ M ₂ / R ²

F = Gm ₁ M ₂ / R ²

dove G è la costante di proporzionalità nota come Costante gravitazionale (= 6,67×10⁻¹¹N⋅m²/kg²).

Unità di forza gravitazionale

• L'unità SI della forza gravitazionale è Newton (N).
• La formula dimensionale della forza gravitazionale è [M¹l¹T^-2].

Proprietà della forza gravitazionale

Ecco alcune importanti caratteristiche della forza gravitazionale,

• Le forze gravitazionali sono sempre attraenti e le più deboli tra tutte le forze fondamentali.
• È un tipo di Forza senza contatto, poiché non richiede alcun contatto fisico o tocco per essere sperimentato da un sistema di oggetti.
• La forza gravitazionale è una forza a lungo raggio e non richiede alcun mezzo.
• Il valore della forza gravitazionale sulla superficie della Terra è costante.

Leggi anche: Forze di contatto e senza contatto

Esempi di forza gravitazionale

Alcuni esempi di vita quotidiana di forza gravitazionale possono essere discussi come,

in piedi

Forza gravitazionale della Terra

Ogni oggetto è soggetto all'attrazione gravitazionale della Terra, un fenomeno noto come gravità. Non possiamo fluttuare liberamente nell’aria a causa della gravità, che ci tiene a terra. La forza che noi e la Terra applichiamo al pianeta è uguale. La Terra, tuttavia, rimane inalterata a causa delle sue immense dimensioni. Se un oggetto sospeso viene lasciato andare, cadrà naturalmente in direzione del centro della Terra.

Forza gravitazionale tra Terra e Luna

A causa dell'attrazione gravitazionale della Terra e della Luna, la Luna ruota attorno alla Terra. Per calcolare questa forza, inseriamo le loro masse e la separazione tra i loro due centri nella formula della forza gravitazionale. Quindi, si scoprì che la forza gravitazionale tra la Terra e la Luna era 2 × 10^ventiN.

Forza gravitazionale del sole

A causa della sua massa massiccia, il Sole esercita una forza gravitazionale la cui portata è estremamente ampia. Questa forza di attrazione fa sì che tutti i pianeti orbitino attorno al Sole secondo una forma ellittica. La formula della forza gravitazionale può essere utilizzata per determinare la forza gravitazionale che agisce sulla Terra dal Sole ed è risultata essere 3,5 × 10²²N.

Forza gravitazionale del sole

Differenza tra gravità e forza gravitazionale

Gravitazionale vs gravità

Discutiamo in dettaglio le principali differenze tra gravità e forza gravitazionale, come menzionato nella tabella seguente:

Per saperne di più,

• Differenza tra forza gravitazionale e gravità
• Legge di Keplero sul moto planetario
• Fattori che influenzano l'accelerazione dovuta alla gravità

Esempi di forza gravitazionale

Esempio 1: Trova la forza di attrazione gravitazionale tra due elefanti, uno di massa 1000 kg e l'altro di massa 800 kg, se la distanza tra loro è 5 m.

Soluzione:

Dato: m₁= 1000 kg, m₂= 800 kg, r = 5 m

La formula per la forza gravitazionale è data come: F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Qui, G = 6,67 × 10⁻¹¹N⋅m²/kg²

Sostituendo i valori nella formula, abbiamo:

F_G=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(1000 kg)(800 kg)}{5^2}

F _G = 2,1×10 ^-6 N

Esempio 2: Trova la forza di attrazione gravitazionale tra un uomo di massa 50 kg e un autobus di massa 1500 kg, se la distanza tra loro è 10 m.

Soluzione:

Dato: m₁= 50 kg, m₂= 1500 kg, r = 10 m

La formula per la forza gravitazionale è data come: F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2}

Qui, G = 6,67 × 10⁻¹¹N⋅m²/kg²

Sostituendo i valori nella formula, abbiamo:

F_G=frac{6.67 ×10^{−11}N⋅ m^2/kg^2)(50 kg)(1500 kg)}{10^2}

F _G = 5,0025 × 10 ^-8 N

Esempio 3: Supponiamo che la forza gravitazionale tra due corpi ad una certa distanza sia 4 N. Trova la forza di attrazione se la distanza tra loro è raddoppiata.

Soluzione:

mappa vs set

La legge di gravitazione di Newton afferma che la forza gravitazionale tra due oggetti puntiformi è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra loro.

F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2}

L'equazione mostra che, per date masse, se r viene sostituito con 2r, la forza diventa 1/4 della forza originale. Pertanto la forza di attrazione diventerà 4/4 =1 N.

Esempio 4: La massa della Terra è 6 × 10 ²⁴ kg. La distanza tra la Terra e il Sole è 1,5 × 10 ^undici M. Se la forza gravitazionale tra i due è 3,5 × 10 ²² N, qual è la massa del Sole?

Soluzione:

Dato: m_È= 6×10²⁴kg, r = 1,5 × 10^undicim e F = 3,5 × 10²²N

La formula per la forza gravitazionale è data come: F_G=frac{Gm_1m_2}{r^2} .

⇒ 3,5×10²²N =frac{6.67×10^{-11}×6×10^{24}×m_{sun}}{(1.5×10^{11})^2}

⇒ Massa del sole =frac{3.5×10^{22}×2.25×10^{22}}{40.02×10^{13}}

= 1,967×10 ³⁰ kg

Domande frequenti sulla forza gravitazionale

Q1: Definire la forza gravitazionale.

La forza gravitazionale è una forza che attrae due oggetti qualsiasi nell'universo, indipendentemente dal fatto che abbiano o meno la stessa massa. Inoltre, la Legge Universale della Gravitazione di Newton afferma che ogni cosa, incluso te, attira ogni altro oggetto nell’universo.

Q2: Cos'è la forza gravitazionale tra due oggetti?

La forza gravitazionale tra i due oggetti di massa m₁e m₂ad una distanza r l'uno dall'altro può essere calcolata utilizzando la formula indicata di seguito:

F = Gm ₁ M ₂ / R ²

D3: Chi ha scoperto la forza gravitazionale?

Il matematico inglese Isaac Newton fece la prima scoperta delle leggi e delle forze gravitazionali.

Q4: Quali sono le due proprietà della forza gravitazionale?

Le seguenti sono le proprietà importanti delle forze gravitazionali:

• Le forze gravitazionali sono sempre attraenti e le più deboli tra tutte le forze fondamentali.
• È un tipo di Forza senza contatto, poiché non richiede alcun contatto fisico o tocco per essere sperimentato da un sistema di oggetti.

D5: Qual è l'entità della forza gravitazionale?

L'intensità della forza gravitazionale tra la Terra e un oggetto di 1 kg è 9,8 N.

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Q6: Qual è la portata della forza gravitazionale?

La portata della forza gravitazionale è infinita.