Закон всесвітнього тяжіння – загальна характеристика
До висновку про існування сил всесвітнього тяжіння (їх називають також гравітаційними) прийшов Ньютон в результаті вивчення руху Місяця навколо Землі і планет навколо Сонця.
Заслуга Ньютона полягає не тільки в його геніальної здогадки про взаємне притягання тіл, а й у тому, що він зумів знайти закон їх взаємодії, т. Е. Формулу для розрахунку гравітаційної сили між двома тілами.
Закон всесвітнього тяжіння говорить:
Два будь тіла притягуються один до одного з силою, прямо пропорційною масі кожного з них і обернено пропорційною квадрату відстані між ними
де F – модуль вектора сили гравітаційного тяжіння між тілами масами m1 і m2, г – відстань між тілами (їх центрами); G – коефіцієнт, який називається гравітаційної постійної.
Якщо m1 = m2 = 1 кг і г = 1 м, то, як видно з формули, гравітаційна стала G чисельно дорівнює силі F. Іншими словами, гравітаційна стала чисельно дорівнює силі F тяжіння двох тіл масою по 1 кг, що знаходяться на відстані 1 м один від одного. Вимірювання показують, що
G = 6,67 – 10-11Нм2 / кг2.
Формула дає точний результат при розрахунку сили всесвітнього тяжіння в трьох випадках:
- 1) якщо розміри тел пренебрежимо малі в порівнянні з відстанню між ними (рис. 32, а); 2) якщо обидва тіла однорідні і мають кулясту форму (рис. 32, б); 3) якщо одне з взаємодіючих тіл – куля, розміри і маса якого значно більше, ніж у другого тіла (будь-якої форми), що знаходиться на поверхні цієї кулі або поблизу неї (рис. 32, в).
Третій з розглянутих випадків є підставою для того, щоб розраховувати за наведеною формулою силу тяжіння до Землі будь-якого з знаходяться на ній тіл.
При цьому в якості відстані між тілами слід брати радіус Землі, оскільки розміри всіх тіл, що знаходяться на її поверхні або поблизу неї, пренебрежимо малі в порівнянні із земним радіусом.
За третім законом Ньютона яблуко, що висить на гілці або падаюче з неї з прискоренням вільного падіння, притягує до себе Землю з такою ж за модулем силою, з якою його притягує Земля. Але прискорення Землі, викликане силою її тяжіння до яблука, близько до нуля, оскільки маса Землі незрівнянно більше маси яблука.
Питання
- Що було названо всесвітнім тяжінням? Як інакше називаються сили всесвітнього тяжіння? Хто і в якому столітті відкрив закон всесвітнього тяжіння? Сформулюйте закон всесвітнього тяжіння. Запишіть формулу, що виражає цей закон. У яких випадках слід застосовувати закон всесвітнього тяжіння для розрахунку гравітаційних сил? Притягується чи Земля до висить на гілці яблуку? Наведіть приклади прояву сили тяжіння. Космічна станція летить від Землі до Місяця. Як змінюється при цьому модуль вектора сили її тяжіння до Землі; до Місяця? З однаковими або різними за модулем силами притягається станція до Землі і Місяці, коли вона знаходиться посередині між ними? Якщо сили різні, то яка більше і у скільки разів? Всі відповіді обгрунтуйте. (Відомо, що маса Землі приблизно в 81 разів більше маси Місяця.) Відомо, що маса Сонця в 330 000 разів більше маси Землі. Чи вірно, що Сонце притягує Землю в 330 000 разів сильніше, ніж Земля притягує Сонце? Відповідь поясніть. М’яч, підкинутий хлопчиком, протягом деякого часу рухався вгору. При цьому його швидкість весь час зменшувалася, поки не стала рівною нулю. Потім м’яч став падати вниз зі зростаючою швидкістю. Поясніть: а) чи діяла на м’яч сила тяжіння до Землі під час його руху вгору; вниз; б) що послужило причиною зменшення швидкості м’яча при його русі вгору; збільшення його швидкості при русі вниз; в) чому при русі м’яча вгору його швидкість зменшувалася, а при русі вниз – збільшувалася. Притягується чи до Місяця людина, що стоїть на Землі? Якщо так, то до чого він притягається сильніше – до Місяця або до Землі? Притягується чи Місяць до цієї людини? Відповіді обгрунтуйте.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)