Группа 306. ФИЗИКА. ТЕМА.
«Всемирное тяготение. Сила тяжести»
Закон всемирного тяготения не объясняет причин тяготения, а только устанавливает количественные закономерности.
Закон всемирного тяготения (И. Ньютон, 1667 г.): Тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними:
F = G m1∙ m2 / r2
где F – сила тяготения, m1 и m2 – массы взаимодействующих тел, r – расстояние между телами (центрами масс), G – гравитационная постоянная
Закон справедлив для: 1) материальных точек; 2) однородных шаров и сфер; 3) концентрических тел.
Физический смысл гравитационной постоянной G: гравитационная постоянная G численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.
Гравитационная постоянная G очень мала, и гравитационное взаимодействие существенно только при больших массах взаимодействующих тел. Её численное значение определил путём эксперимента английский учёный Г. Кавендиш.
G = 6,6720∙ 10-11 Н ∙м2 /кг2
Внимание! Силы притяжения – центральные.
Сила тяжести – частный случай силы всемирного тяготения. Рассмотрим взаимодействие планеты и тела (по сравнению с планетой тело можно считать материальной точкой).
F = mg
Формулу закона всемирного тяготения можно записать так: mg = = G∙ m∙ M / r2 , где m – масса тела, М – масса планеты, г –расстояние между телом и центром планеты, g – ускорение свободного падения. Тогда для ускорения свободного падения получаем: g = G∙ M / r2. Если обозначить через R радиус планеты, а через h –расстояние до тела от поверхности планеты, то F = G∙ M∙m/( R +h)2
Сила тяжести и ускорение свободного падения направлены к центру масс планеты (перпендикулярно сферической поверхности планеты в данной точке).
Cила тяжести, как и другие силы имеет абсолютное значение, точку приложения (центр масс тела) и направление (всегда направлена вертикально вниз, перпендикулярно к горизонтальной поверхности).
Ускорение, сообщаемое телу силой тяжести (ускорение свободного падения), зависит от:
- массы планеты;
- радиуса планеты;
- высоты над поверхностью планеты;
- географической широты (на Земле на полюсах g ~ 9,83 м/с2, на экваторе g ~ 9,79 м/с2);
- наличия полезных ископаемых.
Внимание! Ускорение силы тяжести (свободного падения) не зависит от массы и других параметров тела!
Внимание! При решении задач ускорение силы тяжести (свободного падения) принимается равным 10 м/с2.
При решении задач по физике часто используют понятие веса тела, т.е. силы, с которой тело действует на подставку или подвес вследствие притяжения Земли. Если тело в инерциальной системе отсчёта неподвижно или движется равномерно и прямолинейно, то его вес равен силе тяжести.
P = Fтяж. = mg
Запомните! Вес Р – это сила, поэтому её измеряют динамометром, но не весами!
При равноускоренном движении вверх или вниз с ускорением a вес тела изменяется на ma. При движении вниз вес уменьшается и равен Р = m(g-a), а при движении вверх вес увеличивается P = m (g + a). В случае свободного падения (a = g) тела находятся в состоянии невесомости, их вес равен нулю
(P = 0)
Задание:
1. Составить краткий конспект. Выпишите определения.
2. Решить задачи:
Задача 1
Расстояние между центрами двух шаров равно 1м, масса каждого шара 1 кг. Найти силу всемирного тяготения.
Задание2
К каким двум телам массами m1 и m2 на расстоянии друг от друга применим закон всемирного тяготения:
1) к любым телам при любых расстояниях между ними;
2) только к небесным телам при больших расстояниях между ними;
3) к любым телам с размерами, значительно меньшими расстояниями;
4) только к телам шарообразной формы.
Задание 3.
При увеличении в 3 раза расстояния между центрами шарообразных тел сила гравитационного притяжения
1) увеличивается в 3 раза 3) увеличится в 9 раз
2) уменьшится в 3 раза 4) уменьшится в 9 раз
Комментариев нет:
Отправить комментарий