g10f-2.2· Fəsil 2: Dinamikanın əsasları· ~13 dəq

Cazibə qanunu, ağırlıq, çəki və çəkisizlik

Ümumdünya cazibə, ağırlıq qüvvəsi, çəki, çəkisizlik.

Ümumdünya cazibə qanununa görə, hər iki cisim bir-birini $F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}$ qüvvəsi ilə cəzb edir; burada $G=6{,}67\cdot10^{-11}$ N·m²/kq² qravitasiya sabitidir, $r$ isə kütlə mərkəzləri arasındakı məsafədir. Yer kürəsinin səthinə yaxın olan $m$ kütləli cisimə ağırlıq qüvvəsi $F=mg$ təsir edir; burada $g=\frac{GM}{R^2}$ qravitasiya sahəsinin intensivliyidir — $g$ hündürlüklə azalır, çünki $r$ artır. Çəki — cismin dayağa (və ya asqıya) təsir etdiyi qüvvədir; cismin özünə yox, dayağa tətbiq olunur. Tarazlıq vəziyyətində çəki ağırlıq qüvvəsinə ədədi bərabər görünsə də, onlar müxtəlif cisimlərə tətbiq olunduğundan eyni qüvvə deyildir. Çəkisizlik — cismin dayağa heç bir qüvvə təsir etmədiyi hal olub, sərbəst düşmədə və ya orbitdə baş verir; bu zaman ağırlıq qüvvəsi ( $mg$ ) sıfır olmur, sadəcə çəki sıfıra bərabər olur. Yüklənmə isə yuxarı istiqamətdə təcil zamanı çəkinin artması hadisəsidir.

📌Nümunə

Məsələn: $m=70$ kq olan astronavt $a=5$ m/s² yuxarı təcillə qalxan raketdə olduqda çəkisi $N=m(g+a)=70\cdot(10+5)=1050$ N olur.

Ümumdünya cazibə qanunu: r məsafəsində yerləşən iki kütlə arasındakı qarşılıqlı cazibə qüvvəsi F = G·m₁m₂/r²

Əsas terminlər

Ümumdünya cazibə qanunu — İki cisim bir-birini kütlələrinin hasili ilə düz, aralarındakı məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasib olan qüvvə ilə cəzb edir:

F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}

Qravitasiya sabiti (

G

) — Ümumdünya cazibə qanununda mütənasiblik əmsalı;

G=6{,}67\cdot10^{-11}\ \text{N·m²/kq²}

Ağırlıq qüvvəsi (

F_a=mg

) — Yer səthinə yaxın

m

kütləli cismə təsir edən cazibə qüvvəsi; cismin özünə tətbiq olunur.

g=\frac{GM}{R^2}

qravitasiya sahəsinin intensivliyidir.

Çəki (

N

) — Cismin dayağa (və ya asqıya) təsir etdiyi qüvvə; cismin özünə yox, dayağa tətbiq olunur. Tarazlıqda

N=mg

, yuxarı təcildə

N=m(g+a)

, aşağı təcildə

N=m(g-a)

Çəkisizlik — Cismin dayağa heç bir qüvvə təsir etmədiyi haldır (

N=0

). Sərbəst düşmədə və ya orbitdə baş verir. Bu zaman ağırlıq qüvvəsi (

mg

) sıfır olmur.

Yüklənmə — Yuxarı istiqamətdə təcil zamanı çəkinin artması hadisəsi;

N=m(g+a)>mg

Müxtəlif hərəkət hallarında çəki

Vəziyyət	Çəki düsturu	Ağırlıq qüvvəsi	İzah
Tarazlıq (sükunət və ya bərabərsürətli)	$N=mg$	$F_a=mg$ (sıfır deyil)	Çəki ədədi ağırlıq qüvvəsinə bərabərdir, lakin müxtəlif cisimlərə tətbiq olunur.
Yuxarı təcil ( $a$ ↑)	$N=m(g+a)$	$F_a=mg$ (sıfır deyil)	Çəki artır — yüklənmə baş verir.
Aşağı təcil ( $a$ ↓, $a<g$ )	$N=m(g-a)$	$F_a=mg$ (sıfır deyil)	Çəki azalır.
Sərbəst düşmə / orbit ( $a=g$ )	$N=0$	$F_a=mg$ (sıfır deyil!)	Çəkisizlik — dayaq reaksiyası yoxdur, lakin cazibə qüvvəsi mövcuddur.

Hər dörd halda ağırlıq qüvvəsi $mg$ sıfır olmur; çəkisizlik yalnız $N=0$ deməkdir.

✎Raketdə yüklənmə

1Verilənlər: Astronavtın kütləsi $m=70\ \text{kq}$ , raketin yuxarı təcili $a=5\ \text{m/s²}$ , $g=10\ \text{m/s²}$ .
2Düsturun seçilməsi: Yuxarı təcil olduğu üçün çəki düsturu: $N=m(g+a)$ .
3Hesablama: $N=70\cdot(10+5)=70\cdot15=1050\ \text{N}$ .
4Nəticə: Astronavtın çəkisi $1050\ \text{N}$ olur. Bu, tarazlıq vəziyyətindəki çəkisindən ( $700\ \text{N}$ ) $1{,}5$ dəfə çoxdur — yüklənmə baş verir.

🚫Tez-tez səhv

Çəki ilə ağırlıq qüvvəsini eyniləşdirmək yanlışdır — ağırlıq qüvvəsi cismə, çəki isə dayağa tətbiq olunur. Onlar müxtəlif cisimlərə təsir edən fərqli qüvvələrdir.

⚠️Diqqət

Çəkisizlik zamanı ağırlıq qüvvəsi ( $mg$ ) sıfır olmur! Orbitdəki kosmonavt Yerin cazibə sahəsində qalır — sadəcə dayaq olmadığı üçün çəkisi sıfırdır.

Qaydalar

1Ümumdünya cazibə qüvvəsi $F=G\frac{m_1 m_2}{r^2}$ ; $r$ iki dəfə artdıqda qüvvə dörd dəfə azalır (kvadrat asılılıq).
2Ağırlıq qüvvəsi $F_a=mg$ cismin özünə tətbiq olunur; sahə intensivliyi $g=\frac{GM}{R^2}$ planetin kütlə və radiusundan asılıdır.
3Çəki $N$ dayağa tətbiq olunan qüvvədir: tarazlıqda $N=mg$ ; yuxarı $a$ təcilində $N=m(g+a)$ ; aşağı $a$ təcilində $N=m(g-a)$ .
4Çəkisizlik $N=0$ olduğu haldır (sərbəst düşmə, orbit); ağırlıq qüvvəsi bu zaman da mövcuddur — cazibə sahəsi sıfıra düşmür.
5Hündürlük $h$ artdıqda $g_h=\frac{GM}{(R+h)^2}$ düsturuna görə $g$ azalır; $h\ll R$ olduqda $g\approx g_0$ qəbul edilir.

Məşq

10 asan · 10 orta · 10 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

Asan Orta Çətin Qarışıq

Cazibə qanunu, ağırlıq, çəki və çəkisizlik

Qrafiklər

Əsas terminlər

Qaydalar

Məşq