Сила тяготения
Сила тяготения.
Все тела Вселенной, как небесные, так и находящиеся на Земле, подвержены взаимному притяжению. Если же мы и не наблюдаем его между обычными предметами, окружающими нас в повседневной жизни (например, между книгами, тетрадями, мебелью и т.д.), то лишь потому, что оно в этих случаях слишком слабое.
Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжении друг к другу, называют гравитационным, а само явление всемирного тяготения — гравитацией .
Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством особого вида материи, называемого гравитационным полем. Такое поле существует вокруг любого тела, будь то планета, камень, человек или лист бумаги. При этом тело, создающее гравитационное поле, действует им на любое другое тело так, что у того появляется ускорение, всегда направленное к источнику поля. Появление такого ускорения и означает, что между телами возникает притяжение.
Особенностью гравитационного поля является его всепроникающая способность . Защититься от него ничем нельзя, оно проникает сквозь любые материалы.
Гравитационные силы обусловлены взаимным притяжением тел и направлены вдоль линии, соединяющей взаимодействующии точки, поэтому называются центральными силами. Они зависят только от координат взаимодействующих точек и являются потенциальными силами.
В 1682 г. И.Ньютон открыл закон всемирного тяготения:
Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:
.
Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной,
G = 6,67*10 -11 (Н*м 2 )/кг 2 .
Скорость, которую необходимо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало ее спутником, движущимся по круговой орбите, называется первая космическая скорость. Любое тело может стать искусственным спутником другого тела, если сообщить ему необходимую скорость.
,
где g – ускорение свободного падения на планете, R – радиус планеты. Для Земли первая космическая скорость составляет приблизительно 7,9 км/с.
Сила, с которой тела притягиваются к Земле вследствие гравитационного взаимодействия, называется силой тяжести . Согласно закону всемирного тяготения
или 
,
где g — ускорение свободного падения, R — расстояние от центра Земли до тела, М — масса Земли, т — масса тела.
Направлена сила тяжести вниз к центру Земли. В теле же она проходит через точку, которая называется центром тяжести .
Весом тела называют силу, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. Вес тела Р, в отличие от силы тяжести, приложен не к данному телу, а к его опоре или подвесу.
В случае свободного падения вес тела равен нулю (это состояние невесомости), поскольку само тело и его опора движутся с одинаковым ускорением g . Несмотря на то, что в состоянии невесомости вес тела равен нулю, на него продолжает действовать сила тяжести, которая не равна нулю. Невесомость – состояние, возникающее при движении опоры с ускорением свободного падения. Вес тела при невесомости равен нулю.
Источник
Физика 7 класс. Сила
Сила. Единицы силы.
Явление тяготения. Сила тяжести .
Скорость тела меняется при взаимодействии его с другими телами. Обычно говорят, что на тело действует сила или к нему приложена сила. Под действием силы тело меняет свою скорость.
Сила, действующая на тело, может не только изменить скорость всего тела, но и отдельных его частей. Изменение формы и размера тела называется деформацией.
Сила является мерой взаимодействия тел. В результате действия силы тела могут изменять свою скорость или деформироваться, т.е. изменять форму и размеры.
Сила – физическая величина, ее можно измерить. Сила, как и скорость, является векторной величиной. Она характеризуется не только числовым значением, но и направлением.
Результат действия силы на тело зависит от её модуля, направления и точки приложения.
За единицу силы принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с. Единица силы называется ньютон, обозначается 1 Н.
Используют также другие единицы силы – килоньютон (кН), миллиньютон (мН).
1 кН = 1 000 Н, 1 Н = 0,001 кН
На все тела на Земле действует сила притяжения Земли, кроме того небесные тела также притягиваются друг к другу.
Пример действия силы притяжения Земли:
брошенный камень падает вниз, идет снег или дождь
Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением.
Пример действия силы притяжения Земли к Луне:
приливы и отливы воды на Земле
И. Ньютон первым установил закон всемирного тяготения:
Силы притяжения между телами тем больше, чем больше массы этих тел. Силы притяжения между телами уменьшаются, если расстояния между ними увеличиваются.
Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.
Сила тяжести обозначается F тяж , она всегда приложена к самому телу и направлена вертикально вниз.
Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела:
во сколько раз масса одного тела больше массы другого тела, во столько же раз сила тяжести, действующая на первое тело, больше силы тяжести, действующей на второе тело.
Если массы тел одинаковы – одинаковы и силы тяжести, действующие на эти тела.
Чтобы определить силу тяжести, действующую на тело любой массы, необходимо ускорение свободного падения g = 9,8 Н/кг умножить на массу этого тела.
Для измерения силы используется прибор, который называется динамометр.
Конспект составлен на основании теоретического материала учебника «Физика 7 класс» А.В. Перышкин
Источник
§ 25. Явление тяготения. Сила тяжести
Выпустим камень из рук — он упадёт на землю (рис. 61). То же самое произойдёт и с любым другим телом. Если мяч бросить в горизонтальном направлении, то он не летит прямолинейно и равномерно. Его траекторией будет кривая линия (рис. 62).
Искусственный спутник, запущенный с Земли, также летит не по прямой, а движется вокруг Земли (рис. 63).
В чём же причина наблюдаемых явлений? На эти тела действует сила — это сила притяжения к Земле. Вследствие притяжения к Земле падают тела, поднятые над Землёй, а потом отпущенные.
Листья деревьев опускаются на Землю, потому что Земля притягивает их. Благодаря притяжению к Земле течёт вода в реках.
Земля притягивает к себе все тела: дома, людей, Луну, Солнце, воду в морях и океанах и т. д. В свою очередь, и Земля притягивается к этим телам.
Притяжение существует не только между Землёй и телами, находящимися на ней. Все тела притягиваются друг к другу. Притягиваются между собой Луна и Земля. Притяжение Земли к Луне вызывает приливы и отливы воды. Огромные массы воды поднимаются в океанах и морях дважды в сутки на много метров. Вам хорошо известно, что Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца, притягиваясь к нему и друг к другу.
- Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением.
Английский учёный Исаак Ньютон первым установил закон всемирного тяготения.
Согласно этому закону, силы притяжения между телами тем больше, чем больше массы этих тел. Силы притяжения между телами уменьшаются, если увеличивается расстояние между ними.
Для всех живущих на Земле особенно важное значение имеет сила притяжения тел к Земле.
- Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.
Сила тяжести обозначается буквой F с индексом: Fтяж. Она всегда направлена вертикально вниз.
Земной шар немного сплюснут у полюсов, поэтому тела, находящиеся около полюсов, расположены немного ближе к центру Земли. В связи с этим сила тяжести на полюсе немного больше, чем на экваторе или на других широтах. Сила тяжести на вершине горы несколько меньше, чем у её подножия.
Сила тяжести прямо пропорциональна массе этого тела.
Если сравнивать два тела с разной массой, то про тело с большей массой говорят: оно тяжелее. Тело с меньшей массой будет легче.
Во сколько раз масса одного тела больше массы другого тела, во столько же раз и сила тяжести, действующая на первое тело, больше силы тяжести, действующей на второе. Когда массы тел одинаковы, то одинаковы и действующие на них силы тяжести.
Вопросы
1. Почему тела, брошенные горизонтально, падают на землю?
2. Какую силу называют силой тяжести? Как её обозначают?
3. Почему сила тяжести на полюсах Земли несколько больше, чем на экваторе и других широтах?
4. Как зависит сила тяжести от массы? 5. Как направлена сила тяжести?
Источник
§ 15. Закон всемирного тяготения. —
Вопросы.
1. Что было названо всемирным тяготением?
Всемирным тяготением было названо взаимное притяжение всех тел во Вселенной.
2. Как иначе называются силы всемирного тяготения?
Силы всемирного тяготения иначе называются гравитационными (от латинского gravitas- «тяжесть»).
3. Кто и в каком веке открыл закон всемирного тяготения?
Закон всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном в XVII веке.
4. Как читается закон всемирного тяготения?
Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс, и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.
5. Запишите формулу, выражающую закон всемирного тяготения.
6. В каких случаях следует применять эту формулу для расчета гравитационных сил?
Формулу можно применить для расчета гравитационных сил, если тела можно принять за материальные точки: 1) если размеры тел много меньше, чем расстояния между ними; 2) если два тела имеют шарообразную форму и однородны; 3) если одно тело, шарообразной формы во много раз больше по массе и размеру второго.
7. Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку?
В соответствии с законом всемирного тяготения яблоко притягивает Землю с такой же силой, что и Земля яблоко, только противоположно направленной.
1. Приведите примеры проявления силы тяготения.
Падение тел на землю под действием силы тяжести, притяжение небесных тел (Земли, Луны, солнца, планет, комет, метеоритов) друг к другу.
2. Космическая станция летит от Земли к Луне. Как меняется при этом модуль вектора силы её притяжения к Земле? к Луне? С одинаковыми или различными по модулю силами притягивается станция к Земле и Луне, когда она находится посередине между ними? Все три ответа обоснуйте. (Известно, что масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны).
.jpg)
3. Известно, что масса Солнца в 330 000 раз больше массы Земли. Верно ли, что Солнце притягивает Землю в 330 000 раз сильней, чем Земля притягивает Солнце? Ответ поясните.
Нет, тела притягивают друг друга с одинаковыми силами, т.к. сила притяжения пропорциональна произведению их масс.
4. Мяч, подброшенный мальчиком, в течение некоторого времени двигался вверх. При этом его скорость всё время уменьшалась, пока не стала равной нулю. Затем мяч стал падать вниз, с возрастающей скоростью. Объясните: а) действовала ли на мяч сила притяжения к Земле, во время его движения вверх; вниз; б) что послужило причиной уменьшения скорости мяча при его движении вверх; увеличения его скорости при движении вниз; в) почему при движении мяча вверх его скорость уменьшалась, а при движении вниз — увеличивалась.
а) да, сила притяжения действовала на всем пути; б) всемирная сила тяготения (притяжение Земли); в) при движении вверх скорость и ускорение тела разнонаправлены, а при движении вниз — сонаправлены.
5. Притягивается ли к Луне человек, стоящий на Земле? Если да, то к чему он притягивается сильнее: к Луне или к Земле? Притягивается ли Луна к этому человеку? Ответы обоснуйте.
Да, все тела притягиваются друг к другу, но сила притяжения человека к Луне, много меньше чем к Земле, т.к. Луна находится значительно дальше.
Источник
§ 28. Сила тяжести и сила всемирного тяготения
Почему Луна движется вокруг Земли?
Что будет, если Луна остановится?
Почему планеты обращаются вокруг Солнца?
В главе 1 подробно говорилось о том, что земной шар сообщает всем телам у поверхности Земли одно и то же ускорение — ускорение свободного падения. Но если земной шар сообщает телу ускорение, то согласно второму закону Ньютона он действует на тело с некоторой силой. Силу, с которой Земля действует на тело, называют силой тяжести. Сначала найдём эту силу, а затем и рассмотрим силу всемирного тяготения.
Ускорение по модулю определяется из второго закона Ньютона:
В общем случае оно зависит от силы, действующей на тело, и его массы. Так как ускорение свободного падения не зависит от массы, то ясно, что сила тяжести должна быть пропорциональна массе:
= m 
(3.1)
Физическая величина — ускорение свободного падения, оно постоянно для всех тел.
На основе формулы F = mg можно указать простой и практически удобный метод измерения масс тел путём сравнения массы данного тела с эталоном единицы массы. Отношение масс двух тел равно отношению сил тяжести, действующих на тела:
Важно
массы тел одинаковы, если одинаковы действующие на них силы тяжести.
Сила тяжести, действующая на данное тело вблизи Земли, может считаться постоянной лишь на определенной широте у поверхности Земли. Если тело поднять или перенести в место с другой широтой, то ускорение свободного падения, а следовательно, и сила тяжести изменятся. 
