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 взаимодействия

До 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/кг2

Взаимное притяжение тел объясняется гравитационным полем, подобным электрическому, которое находится вокруг всех тел.

Сила тяжести

Вокруг 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 = gm
g = 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

Больше интересных статей:

  • 2.2 Характерные химические свойства и получение простых веществ - металлов: щелочных, щелочноземельных, алюминия; переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа)
  • 4.4 А.С.Пушкин. Стихотворения. Урок 2
  • 2.1.3 «Просвещенный абсолютизм». Законодательное оформление сословного строя
  • 1.4.6 Смута. Социальные движения в России в начале XVII в. Борьба с Речью Посполитой и со Швецией
  • 1.2.1 Возникновение государственности у восточных славян. Князья и дружина. Вечевые порядки. Принятие христианства
  • Оставить комментарий