что такое g в физике 7 класс

$g$ в физике: Что это?

В физике, $g$ — это символ ускорения свободного падения, которое описывает ускорение, с которым тело движется вниз под действием силы тяжести вблизи поверхности Земли. Ускорение свободного падения — это результат действия земного притяжения, и оно одинаково для всех объектов, независимо от их массы (если пренебрегать сопротивлением воздуха).

1. Что такое ускорение свободного падения?

Ускорение — это изменение скорости тела за единицу времени. Когда мы говорим об ускорении свободного падения, мы имеем в виду, как быстро тело ускоряется, двигаясь вниз под действием силы тяжести. Например, если ты уронишь мяч, то его скорость будет увеличиваться с каждым моментом времени, и эта скорость будет расти на одинаковую величину за каждую секунду. Это и есть ускорение свободного падения.

2. Значение $g$:

Стандартное значение ускорения свободного падения на Земле принято равным $g=9,8{\text{м/с}}^2$. Это означает, что скорость любого падающего объекта увеличивается на 9,8 метра в секунду каждую секунду, пока он не достигнет земли или другого препятствия.

Пример:

• Если ты уронишь мяч с высоты 1 метр, то через одну секунду его скорость будет 9,8 м/с, через две секунды — 19,6 м/с и так далее, пока он не достигнет земли.

3. Как рассчитывается $g$?

Ускорение свободного падения зависит от массы Земли и расстояния от ее центра. Оно можно вычислить по закону всемирного тяготения, который был открыт Исааком Ньютоном:

$$F=\frac{GMm}{r^2}$$

где:

• $F$ — сила тяжести (или гравитационная сила),

• $G$ — гравитационная постоянная (приблизительно $6,674\times 10^{-11}\text{Н}\cdot {\text{м}}^2/{\text{кг}}^2$),

• $M$ — масса Земли ($5,97\times 10^{24}\text{кг}$),

• $m$ — масса объекта,

• $r$ — расстояние от центра Земли до объекта (приблизительно 6371 км на поверхности Земли).

Когда мы подставляем числовые значения, получаем, что ускорение свободного падения $g$ на поверхности Земли примерно равно 9,8 м/с².

4. Почему $g$ равно 9,8 м/с²?

Ускорение свободного падения зависит от того, на каком расстоянии от центра Земли ты находишься. На поверхности Земли, где $r$ примерно равно радиусу Земли (6371 км), ускорение свободного падения примерно равно $9,8{\text{м/с}}^2$.

Однако на больших высотах, например, в горах или на большой высоте над землей, $g$ будет немного меньше, так как расстояние от центра Земли увеличивается.

5. Что влияет на ускорение свободного падения?

Помимо высоты над уровнем моря, на ускорение свободного падения также могут влиять:

• Географическое положение: на экваторе ускорение свободного падения немного меньше, чем на полюсах. Это связано с вращением Земли — на экваторе Земля немного «сплющена» и расстояние до ее центра больше.

• Геологические особенности: наличие горных массивов или пустынь может незначительно менять локальное значение ускорения свободного падения.

6. Применение $g$:

Ускорение свободного падения используется во множестве задач:

• Для определения массы объектов: если известно ускорение свободного падения и сила тяжести, можно найти массу тела.

• В расчетах при падении объектов: знание ускорения позволяет вычислять, с какой скоростью объект ударится о землю, если известно время его падения.

• В инженерии и астрономии: для разработки технологий, связанных с полетами в космос, а также для расчета траекторий спутников и ракет.

7. Примеры из жизни:

• Капля воды: если ты уронишь каплю воды с маленькой высоты, она будет ускоряться вниз с ускорением 9,8 м/с², если воздух не оказывает на нее значительного сопротивления.

• Падение предметов: если бы не было сопротивления воздуха, все предметы, независимо от их массы, падали бы с одинаковым ускорением.

8. Ускорение свободного падения и закон Ньютона:

Закон всемирного тяготения Ньютона объясняет, что все тела притягиваются друг к другу с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Это объясняет, почему на поверхности Земли все тела ускоряются с одинаковым ускорением $g$, несмотря на то, что их массы могут сильно различаться.

Надеюсь, что теперь ты более полно понимаешь, что такое $g$, и как оно работает в физике! Есть какие-то дополнительные вопросы по этой теме?