1.2.6 Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Зависимость силы тяжести от высоты над поверхностью планеты
Видеоурок: Закон всемирного тяготения
Лекция: Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Зависимость силы тяжести от высоты над поверхностью планеты
Закон гравитационного взаимодействияДо некоторого времени Ньютон не задумывался о том, что его предположения справедливы для всех тех, находящихся во Вселенной. Спустя некоторое время им были изучены законы Кеплера, а также законы, которых придерживаются тела, что свободно падают на поверхность Земли. Данные мысли не были зафиксированы на бумаге, а только остались заметки про яблоко, упавшее на Землю, а также о Луне, которая вращается вокруг планеты. Он считал, что
- все тела рано или поздно упадут на Землю;
- они падают с одинаковым ускорением;
- Луна двигается по окружности с постоянным периодом;
- размеры Луны практически в 60 раз меньше, чем у Земли.
В результате всего это был сделан вывод, что все тела притягиваются друг к другу. При этом, чем больше масса тела, тем с большей силой оно притягивает к себе окружающие объекты.
В результате этого был открыт закон всемирного притяжения:
Любые материальные точки притягиваются друг к другу с силой, увеличивающейся в зависимости от роста их масс, но при этом уменьшается в квадратной пропорциональности в зависимости от расстояния между этими телами.
F – сила гравитационного притяжения
m1, m2 – массы взаимодействующих тел, кг
r – расстояние между телами (центрами масс тел), м
G – коэффициент (гравитационная постоянная) ≈ 6,67*10-11 Нм2/кг2
Данный закон справедлив в том случае, когда тела можно принять за материальные точки, а вся их масса сконцентрирована в центре.Коэффициент пропорциональности из закона всемирного тяготения был определен экспериментальным путем ученым Г.Кавендишем. Гравитационная постоянная равна силе, с которой притягиваются килограммовые тела на расстоянии одного метра:
G = 6,67*10-11 Нм2/кг2Взаимное притяжение тел объясняется гравитационным полем, подобным электрическому, которое находится вокруг всех тел.
Сила тяжестиВокруг Земли также существует такое поле, его еще называют полем земного притяжения. Все тела, что находятся в местах его действия, притягиваются к Земле.
Сила тяжести - это равнодействующая гравитационной силы, а также центростремительной силы, направленной по оси вращения.
Именно с такой силой все планеты притягивают к себе другие тела.Характеристика силы тяжести:
1. Точка приложения: центр масс тела.
2. Направление: к центру Земли.
3. Модуль силы определяется по формуле:
Fтяж = gmg = 9,8 м/с2 - ускорение свободного падения
m - масса тела
Так как сила тяжести - это частный случай закона гравитационного взаимодействия, то ускорение свободного падения определяется по формуле:
g - ускорение свободного падения, м/с2
G - гравитационная постоянная, Нм2/кг2
M3 - масса Земли, кг
R3 - радиус Земли
Из этого можно сделать вывод:
- чем больше масса космического объекта, тем больше ускорение свободного падения;
- чем больше расстояние до космического объекта, тем меньше ускорение свободного падения.
Более того, на данную величину влияет и период вращения планеты вокруг оси.
Если тело находится на некотором расстоянии от поверхности Земли, то определить ускорение можно по следующей формуле:
Если же с увеличением высоты уменьшается ускорение, то можно сделать вывод, что сила тяжести так же уменьшается.
| Предыдущий урок | Следующий урок |
Оставить комментарий