3.1 Hukum Kegravitian Semesta Newton — Nota JomSkor
Hukum Kegravitian Semesta Newton menyatakan daya graviti antara dua jasad berkadar terus dengan hasil darab jisim kedua-dua jasad dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara pusat kedua-dua jasad (F = GMm/r^2). Hubungan ini digunakan untuk menerbitkan pecutan graviti, g = GM/r^2, daya memusat dalam sistem satelit dan planet, serta rumus untuk menentukan jisim Bumi dan Matahari menggunakan tempoh dan jejari orbit.
Fizik · Tingkatan 4
Hukum Kegravitian Semesta Newton menyatakan daya graviti antara dua jasad berkadar terus dengan hasil darab jisim kedua-dua jasad dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara pusat kedua-dua jasad (F = GMm/r^2). Hubungan ini digunakan untuk menerbitkan pecutan graviti, g = GM/r^2, daya memusat dalam sistem satelit dan planet, serta rumus untuk menentukan jisim Bumi dan Matahari menggunakan tempoh dan jejari orbit.
Hukum Kegravitian Semesta Newton
F = Gm1m2/r^2, dengan G = pemalar kegravitian = 6.67 x 10^-11 N m^2 kg^-2
Konsep penting
Daya graviti wujud secara berpasangan dengan magnitud sama antara dua jasad (Hukum Newton Ketiga)
Konsep penting
Pecutan graviti di permukaan Bumi, g = GM/R^2; pada ketinggian h, g = GM/(R+h)^2 — g berkurang apabila jarak dari pusat Bumi bertambah
Daya memusat bagi jasad membuat gerakan membulat
F = mv^2/r, dengan pecutan memusat a = v^2/r
Konsep penting
Bagi satelit/planet, daya graviti bertindak sebagai daya memusat — menyamakan GMm/r^2 = mv^2/r menerbitkan rumus jisim Bumi/Matahari: M = 4*pi^2*r^3/(G*T^2)
Konsep penting
Pengetahuan tentang pecutan graviti planet penting untuk penerokaan angkasa dan memahami kesan graviti rendah/tinggi terhadap tumbesaran manusia
Contoh soalan
Hitungkan daya graviti antara sebiji buah durian (jisim 2.0 kg) dengan Bumi (jisim 5.97 x 10^24 kg) jika jarak antara pusat durian dengan pusat Bumi ialah 6.37 x 10^6 m.
- F = Gm1m2/r^2 = (6.67 x 10^-11)(2.0)(5.97 x 10^24) / (6.37 x 10^6)^2 = 19.63 N
- Tersilap menganggap daya graviti antara dua jasad tidak sama magnitud — daya graviti sentiasa wujud secara berpasangan dengan magnitud sama mengikut Hukum Newton Ketiga
- Tersilap menggunakan jejari Bumi, R apabila soalan memerlukan jarak dari pusat Bumi ke satelit, r = R + h (ketinggian h mesti ditambah pada jejari Bumi)
- Mengelirukan pecutan graviti, g dengan pemalar kegravitian semesta, G — kedua-duanya berbeza dari segi unit dan makna fizikal
- Tidak menukar unit (contoh: km kepada m) sebelum menggantikan nilai ke dalam rumus
- Sentiasa tukar ketinggian satelit ke meter dan tambahkannya pada jejari Bumi untuk mendapatkan r sebelum menggantikan ke dalam rumus g atau F
- Apabila menerbitkan rumus jisim Bumi/Matahari, ingat langkah: samakan daya graviti dengan daya memusat, batalkan jisim sepunya m, gantikan v = 2*pi*r/T, dan susun semula untuk M
- Soalan struktur sering meminta penjelasan sebab nilai g berbeza pada ketinggian berbeza — jawab dengan merujuk hubungan songsang antara g dengan kuasa dua jarak dari pusat Bumi
- Daya graviti
- Pemalar kegravitian, G
- Pecutan graviti, g
- Daya memusat
- Pecutan memusat
- Jejari orbit