гравітаційні сили

гравітаційні

Сили гравітаційного тяжіння існують між усіма матеріальними тілами у Всесвіті. Ця сила дозволяє існувати великим скупченням маси, тобто зірок і планет. Багато явища в природі пояснюються дією сил всесвітнього тяжіння. Рух планет в Сонячній системі, рух штучних супутників Землі, траєкторії польоту балістичних ракет, рух тіл поблизу поверхні Землі, зникнення матерії та енергії в області чорної діри - всі ці явища знаходять пояснення на основі закону всесвітнього тяжіння і законів динаміки.

Сили гравітаційного тяжіння існують між усіма матеріальними тілами у Всесвіті. Ця сила дозволяє існувати великим скупченням маси, тобто зірок і планет. Багато явища в природі пояснюються дією сил всесвітнього тяжіння. Рух планет в Сонячній системі, рух штучних супутників Землі, траєкторії польоту балістичних ракет, рух тіл поблизу поверхні Землі, зникнення матерії та енергії в області чорної діри - всі ці явища знаходять пояснення на основі закону всесвітнього тяжіння і законів динаміки.

Йоганн Кеплер

(1571-1630)

Всі тіла притягуються одне до одного із силою, прямо пропорційною їх масам і обернено пропорційною квадрату відстані між ними

Закон всесвітнього тяжіння справедливий тільки для:

а) тел, розміри яких значно менше, ніж відстані між ними;

б) тіл, що мають форму кулі;

в) для кулі великого радіусу, що взаємодіє з тілами, розміри яких значно менше розмірів кулі.

Фізичний сенс гравітаційної постійної G

Коефіцієнт пропорційності G однаковий для всіх тіл в природі. Його називають гравітаційною сталою: G = 6,67 · 10-11 Н · м2 / кг 2 (СІ) Гравітаційна стала чисельно дорівнює силі тяжіння між двома точковими тілами масою 1 кг кожне, якщо відстань між ними дорівнює 1 м.

Торсіонні ваги, на яких Генрі Кавендіш в 1797 р вперше виміряв постійну всесвітнього тяжіння G

Англійський учений лорд Кавендіш в 18 столітті виконав досвід з вимірювання гравітаційної постійної за допомогою крутильних терезів. Цей досвід довів також, що гравітаційна взаємодія існує між будь-якими тілами.

Сучасні торсіонні ваги, на яких вчені з Вашингтонського університету, уточнюють значення постійної всесвітнього тяжіння G.

Сучасні торсіонні ваги, на яких вчені з Вашингтонського університету, уточнюють значення постійної всесвітнього тяжіння G.

Ісаак Ньютон (1643-1727)

Ісаак Ньютон (портрет роботи невідомого художника). Без перебільшення один з найбільших наукових умов за всю історію людства. Саме Ньютону ми зобов'язані тією картиною фізичного світу, яка склалася до сьогоднішнього дня.

«Тут спочиває сер Ісаак Ньютон, дворянин, який майже божественним розумом першим довів зі смолоскипом математики рух планет, шляхи комет і приливи океанів. Він досліджував відмінність світлових променів і проявляються при цьому різні властивості кольорів. Нехай смертні радіють, що існує така прикраса роду людського ».

Відомої яблуні в родовому маєтку Ньютона в Вулсторпе (графство Лінкольншир, Англія) давно немає, однак шляхом живцювання від неї вироблено вже не одне покоління нових яблунь. Ця, наприклад, росте на подвір'ї коледжу Бебсон в Уелслі (штат Массачусетс, США)

Відомої яблуні в родовому маєтку Ньютона в Вулсторпе (графство Лінкольншир, Англія) давно немає, однак шляхом живцювання від неї вироблено вже не одне покоління нових яблунь. Ця, наприклад, росте на подвір'ї коледжу Бебсон в Уелслі (штат Массачусетс, США)

Приклади прояву сили всесвітнього тяжіння

Одним з проявів сили всесвітнього тяжіння є сила тяжіння. Так прийнято називати силу тяжіння тіл до Землі поблизу її поверхні. Сила тяжіння спрямована до центру Землі. За відсутності інших сил тіло вільно падає на Землю з прискоренням вільного падіння.

На цьому знімку 93 парашутиста, тримаючись один за одного, летять вниз зі швидкістю 180 км / год. Утворити таку постать в повітрі і падати з однаковою швидкістю їм допомагають закони фізики.

На цьому знімку 93 парашутиста, тримаючись один за одного, летять вниз зі швидкістю 180 км / год. Утворити таку постать в повітрі і падати з однаковою швидкістю їм допомагають закони фізики.

Прискорення вільного падіння на Землі

Значення прискорення вільного падіння на поверхні однорідної кулястої планети можна визначити, якщо відомі маса M і радіус R планети:

Якщо застосувати цю формулу для обчислення прискорення вільного падіння на поверхні Землі, ми отримаємо

Прискорення вільного падіння залежить

Від висоти над поверхнею Землі;

Від широти місцевості (Земля неінерційній система відліку);

Від щільності порід земної кори;

Від форми Землі (стисла біля полюсів).

Практичне застосування прискорення вільного падіння

На одній і тій же широті місцевості значення g можуть бути різні. Пов'язано це з розходженнями в щільності земних надр. Там, наприклад, де земні надра мають велику щільність (наприклад, де залягає родовище залізної руди), значення g буде більше середнього: g> gср. Відхилення g від середнього значення називають гравітаційної аномалією. На цьому заснована гравіметрична розвідка надр Землі.

Прискорення вільного падіння на Місяці

Власне гравітаційне поле Місяця визначає прискорення вільного падіння gл на її поверхні. Маса Місяця в 81 разів менше маси Землі, а її радіус приблизно в 3,7 рази менше радіуса Землі. Тому прискорення gл визначиться виразом:

Застосування закону при відкритті нових планет

Справжня орбіта планети Уран не збіглася з розрахунковою на основі закону всесвітнього тяжіння. Обурення було викликано наявністю ще однієї планети, що знаходиться за Ураном. Таким чином були виявлені планети Нептун і Плутон.

модель №1 «Гравітація всередині Землі»

модель №2 «Закони Кеплера»

модель №3 «Рух супутників в поле тяжіння Землі»

Сповнені карколомної сили.

Короткочасна контрольна робота.

1. На якій відстані сила тяжіння двох кульок масами по 1 г дорівнює 6,7 * 10-17 Н?

А) 1 см; Б) 1 м; В) 1 км; Г) 10 см.

2. Космічна ракета віддаляється від Хемлі. Як зміниться сила тяжіння, що діє з боку Землі на ракету, при збільшенні відстані до центру Землі в 3 рази?

А) збільшиться в 3 рази; Б) зменшиться в 3 рази;

В) зменшиться у 9 разів; Г) не зміниться.

3. Маса Місяця приблизно в 81 разів менше маси Землі. Чому дорівнює відношення сили всесвітнього тягетенія F1, що діє з боку Землі на Місяць, до сили F2, що діє з боку Місяця на Землю?

А) 81; Б) 9; В 1; Г) 1/81.

4. Камінь вільно падає з висоти 80 м. Скільки часу тривало вільне падіння?

А) 80 с; Б) 8 с; В) 4с; Г) 40 с.

5. Як зміниться сила тяжіння між двома тілами, якщо відстань між ними подвоїться, а маса одного тіла зменшиться в два рази.

А) збільшиться в 4 рази; Б) зменшиться в 4 рази;

В) зменшиться в 8 разів; А) збільшиться у 8 разів.