Формула тяжіння двох тіл між собою. Гравітаційні сили - це прискорення? Від чого залежить прискорення в описаному випадку
Таємнича сила
Дон Деянг
Сила тяжіння (або гравітація) міцно тримає нас на землі і дозволяє землі обертатися навколо сонця. Завдяки цій невидимій силі дощ падає на землю, а рівень води в океані кожен день то підвищується, то знижується. Гравітація утримує землю в сферичній формі, а також не дає нашій атмосфері зникнути в космічний простір. Здавалося б, ця спостерігається щодня сила тяжіння повинна бути добре вивчена вченими. Але немає! Багато в чому гравітація залишається найглибшої таємницею для науки. Ця таємнича сила є чудовим прикладом того, наскільки обмежені сучасні наукові знання.
Закони Кеплера можуть застосовуватися не тільки до руху планет, але і до кожного набору супутників, що обертаються навколо одного і того ж тіла. Рівномірний рух кола називається рухом, трек якого є коло, а значення швидкості не змінюється. Напрямок та обертання вектора швидкості постійно змінюється. Вектор швидкості стосується окружності. Час одного кола називається періодом, а кількість кіл в одиницю часу - частотою руху. Тіло, що рухається навколо кола, хоча його швидкість не змінюється, має прискорення, зване доцентрові прискоренням.
Що таке гравітація?
Ісаак Ньютон цікавився цим питанням ще в 1686 році і прийшов до висновку, що гравітація - це сила тяжіння, що існує між усіма предметами. Він зрозумів, що та ж сама сила, яка змушує яблуко падати на землю, утримує місяць на своїй орбіті. Насправді сила тяжіння Землі служить причиною того, що під час обертання навколо Землі Місяць відхиляється кожну секунду від свого прямого шляху приблизно на один міліметр (Малюнок 1). Універсальний Закон гравітації Ньютона є одним з найбільших наукових відкриттіввсіх часів.
Його значення розраховується за формулою. Умовою кругового руху є дія центростремительной сили. Значення центростремительной сили в рівномірному русі по колу не змінюється. Роль центростремительной сили може бути різними силами, такими як сила тяжіння. Тіло, що рухається навколо об'єкта під дією сили тяжіння, називається супутником. Швидкість супутника, що обертається навколо Землі, розраховується за формулою.
Швидкість супутника, що знаходиться біля поверхні Землі, називається космічною швидкістю. Одним з типів супутників є геостаціонарній супутник. Період обертання такого супутника навколо Землі триває один день, і його орбіта повинна лежати в площині екватора. Такі супутники використовуються, наприклад, для передачі телевізійного сигналу.
Гравітація - «мотузка», яка утримує об'єкти на орбіті
Малюнок 1.Ілюстрація орбіти місяця, зроблена не у відповідності з масштабом. За кожну секунду місяць проходить приблизно 1 км. За яку вона відхиляється від прямого шляху приблизно на 1 мм - це відбувається внаслідок гравітаційної тяги Землі (пунктирна лінія). Місяць постійно як би падає за (або навколо) землею, як падають і планети навколо сонця.
Читання і запам'ятовування цієї інформації полегшить вам передачу класу. Пам'ятайте, що використання нашої роботи не замінює вашу відвідуваність в школі, використання підручників і рішення домашніх завдань. Однією з основних сил, що діють в природі, є гравітація. Ця сила, на відміну від, наприклад, ядерних взаємодій, може бути легко виявлена. Наприклад, стиглі яблука стають важчими. У якийсь момент вони вже досить великі, що гравітація витягує їх з дерева і падає на Землю. Те ж саме можна сказати і про метання м'яча.
Якщо ми його викинемо, в якийсь момент зупиниться і почне падати. Ми не усвідомлюємо силу тяжіння, хоча ми відчуваємо це кожен момент. Це сила тяжіння Землі, так звана земна гравітація або гравітація. Це властивість всіх частинок, що мають масу. Гравітація - єдина сила, яка може підтримувати всю Сонячну систему або весь Всесвіт.
Сила тяжіння - одна з чотирьох фундаментальних сил природи (Таблиця 1). Зверніть увагу на те, що з чотирьох сил ця сила найслабша, і все ж вона є домінуючою щодо великих космічних об'єктів. Як показав Ньютон, притягальна гравітаційна сила між двома будь-якими масами стає все менше і менше в міру того, як відстань між ними стає все більше і більше, але вона ніколи повністю не досягає нуля (дивіться «Задум гравітації»).
Дуже інтуїтивно зрозуміло, що чим важче об'єкт, тим швидше він повинен падати. Протягом багатьох тисячоліть вчені були переконані, що це так. Першою людиною, котра усвідомила оману цього погляду, був Галілей. Згідно з легендою, він виконував шоу, кидаючи предмети з вершини наклонітельной вежі Пізи. Він впав на два ваги, легкий і важкий, і довів, що вони падають одночасно. Досвід Галілея був першим доказом того, що одна і та ж сила тяжіння працює над усіма тілами, хоча в той час це поняття було невідомо.
Галілей не міг виміряти швидкість руху тіла. Таке незвичайне явище пізніше було пояснено Ньютоном. Іноді це не схоже на те, тому що, якщо ми випустимо перо або листок паперу, він буде падати набагато повільніше, ніж галька. Однак, якщо ми зробимо це в вакуумних трубах, ми виявимо, що якщо немає повітря, перо і галька падають з тим же прискоренням. Це говорить про те, що крім ваги тіла може бути якась інша сила, що діє проти руху. Загалом, ця сила називається опором.
Тому кожна частка у всьому всесвіті фактично притягує будь-яку іншу частку. На відміну від сил слабкої і сильної ядерної взаємодії, сила тяжіння є дальнодействующей (Таблиця 1). Магнітна сила і сила електричного взаємодії також є дальнодействующими силами, але гравітація унікальна тим, що вона і дальнодействием і завжди приваблива, а значить, вона ніколи не може вичерпатися (на відміну від електромагнетизму, в якому сили можуть або притягати, або відштовхувати).
У випадку з пір'ям опір повітря виникає через те, що повітря, хоча і рідкісний для нас, може бути досить щільним, щоб деякі тіла могли чинити опір. Чим щільніше тіло, тим менше опір він здатний випустити повітря. Вищезазначені явища були дуже добре відомі вченим, але вони ніяк не могли пояснити їх логічно. Того року, коли помер Галілей, народився ще один блискучий вчений, який революціонізував то, як Ісаак Ньютон дивився на світ. Він був першим вченим, який перевів закони природи в математику, породивши сучасну фізику.
Починаючи з великого вченого-креаціоніста Майкла Фарадея в 1849 році, фізики постійно шукали приховану зв'язок між силою тяжіння і силою електромагнітної взаємодії. В даний час вчені намагаються поєднати всі чотири фундаментальні сили в одне рівняння або так звану «Теорію всього», але, безуспішно! Гравітація залишається найбільш загадковою і найменш вивченої силою.
Згідно з легендою, то, що надихнуло Ньютона на роботу над теорією гравітації, а потім розвинути всю динаміку, було яблуко, яке впало йому на голову, сидячи під яблунею. Йому вдалося прийти до висновку, що та ж сила, яка витягла яблуко з дерева, збереглася на нашій місячній орбіті. Це явище подібно повороту каменю, прив'язаного до мотузки. Ми Земля, камінь - місяць, а рядок - сила тяжіння. Якщо в якийсь момент ми випустимо рядок, камінь буде літати по прямій. Те ж саме відбулося б з Місяцем, якби сила тяжіння перестала діяти раптово - вона втекла б по прямій лінії в космос.
Гравітацію неможливо якимось чином захистити. Яким би не був склад перегороджує перегородки, вона не мають ніякого впливу на притягання між двома розділеними об'єктами. Це означає, що в лабораторних умовах неможливо створити антигравітаційну камеру. Сила тяжіння не залежить від хімічного складуоб'єктів, але залежить від їх маси, відомої нам як вага (сила тяжіння на об'єкт дорівнює вазі цього об'єкта - чим більше маса, тим більше сила або вага.) Блоки, що складаються зі скла, свинцю, льоду або навіть стірофома, і мають однакову масу , будуть відчувати (і надавати) однакову гравітаційну силу. Ці дані були отримані в ході експериментів, і вчені до цих пір не знають, як їх можна теоретично пояснити.
Всі тіла, що мають масу, мають гравітацію. Чим більше тіло, тим більша ймовірність привернути інші тіла. Гравітаційна сила Сонця настільки велика, що утримує разом всю сонячну систему. Детальніше Географічний словник і інші планети будуть кудись літати. Така ж ситуація може бути застосована і до інших планетарним системам, а також до галактик, кластерам галактик, туманностей і т.д. наприклад, те, що утримує нашу галактику, - величезна чорна діра в її центрі. У нього стільки маси, що він здатний зібрати навколо нього стільки небесних тілі так далі на таких великих відстанях.
Задум в гравітації
Сила F між двома масами m 1 і m 2, що знаходяться на відстані r, може бути записана у вигляді формули F = (G m 1 m 2) / r 2
Де G - це гравітаційна стала, вперше виміряна Генрі Кавендіш в 1798 году.1
Це рівняння показує, що гравітація знижується в міру того, як відстань, r, між двома об'єктами стає більше, але повністю ніколи не досягає нуля.
Ньютон розглянув всі такі явища і, нарешті, зміг записати їх на математичній мові у вигляді закону всесвітнього тяжіння. У ньому говориться, що взаємне тяжіння двох тіл залежить від твору їх мас і обернено пропорційно квадрату відстані між ними. Таким чином, два важких тіла привертають набагато сильніше, ніж важке і легке тіло. Крім того, сила тяжіння набагато сильніше залежить від взаємного відстані тел, ніж від мас. Дворазове зміна відстані змушує гравітацію змінюватися в чотири рази.
Висновок Ньютона невірний тільки для небесних тіл. Це відноситься до всіх тіл з масою. Тут виникає проблема - ми звикли використовувати терміни «вага і вага». У розмовних термінах вони означають одне і те ж, але на мові фізики вони означають зовсім інше. Маса - це абсолютна величина, Яка визначає, скільки матерії знаходиться в даному об'єкті. Вага тіла не змінюється, чи знаходиться він на Землі, на космічному кораблі або поблизу чорної діри. Величина, яка залежить від ваги і ваги іншого тіла, що тяжіє до нього, - це вага.
Підкоряється закону зворотних квадратів природа цього рівняння просто захоплює. Зрештою, немає ніякої необхідної причини, чому сила тяжіння повинна діяти саме так. У безладної, випадкової і еволюціонує всесвіту такі довільні ступеня, як r 1.97 або r 2.3 здавалися б більш імовірними. Однак точні вимірювання показали точну ступінь, по крайней мере, до п'яти десяткових розрядів, 2.00000. Як сказав один дослідник, цей результат здається «Надто вже точним».2 Ми можемо зробити висновок, що сила тяжіння вказує на точний, створений дизайн. Насправді, якби ступінь хоч на трохи відхилилася від 2, орбіти планет і весь всесвіт стали б нестабільними.
Те, що ми відчуваємо на Землі, і ми визначаємо, як маса - це тягар. Якщо ми летимо на Місяць, наша маса не зміниться, але коли ми будемо стояти там, ми будемо менше зважувати. В результаті Місяць набагато менше по масі, ніж Земля. Таким чином, наш вага, відповідно до закону універсальної гравітації, щодо нижче. Тому пам'ятайте, що ми відчуваємо щодня не наш вага, а вага, і в залежності від того, де ми знаходимося, наш вага може варіюватися. Близько чорної діри, маса якої неймовірно велика, наш вага була б настільки великий, що ми були б розчавлені і поглинені чорною дірою.
Посилання та примітки
- Говорячи технічною мовою, G = 6.672 x 10 -11 Nm 2 kg -2
- Томпса, Д., «Дуже точно про гравітації», Science News 118(1):13, 1980.
Так що ж таке насправді гравітація? Яким чином ця сила здатна діяти в такому величезному, порожньому космічному просторі? І навіщо вона взагалі існує? Науці ніколи не вдавалося відповісти на ці основні питання про закони природи. Сила тяжіння не може з'явитися повільно шляхом мутацій або природного відбору. Вона діє з самого початку існування всесвіту. Як і будь-який інший фізичний закон, Гравітація, безсумнівно, є чудовим свідченням запланованого створення.
Сила гравітації, відома людствупротягом дуже довгого часу, являє собою силу, яка утримує всі тіла у Всесвіті. Це залежить від зворотного квадрата відстані двох взаємодіючих тіл. З цього випливає, що, віддаляючись від Землі, ми маємо все менше і менше сили тяжіння - відстань між двома тілами завжди враховує їхні кошти. Зміни в гравітації навіть після входу на гору Еверест невеликі. Однак в разі польоту на літаку або переміщення на кілька сотень тисяч кілометрів над поверхнею Землі зміни в гравітації стають дуже ясними.
Одні вчені намагалися пояснити гравітацію з допомогою невидимих частинок, Гравітон, які рухаються між об'єктами. Інші говорили про космічні струнах і гравітаційних хвилях. Нещодавно вченим за допомогою спеціально створеної лабораторії LIGO (англ. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) вдалося лише побачити ефект гравітаційних хвиль. Але природу цих хвиль, яким чином фізично об'єкти взаємодіють один з одним на великих відстанях, змінюючи їх фору, все ж залишається для всіх великим питанням. Ми просто не знаємо природу виникнення сили гравітації і яким чином вона утримує стабільність усього всесвіту.
Отже, чим вище ми знаходимося, тим менше енергії потрібно, щоб Земля не повертала нас. Завдяки цьому можна підтримувати супутники на орбіті навколо Землі, які не повинні переміщатися з дуже високою швидкістю. Так само космічна станціясама обертається. Кажуть про астронавтів, що, коли вони знаходяться на орбіті, вони знаходяться в стані нульового стану, тобто, як ніби вони не привертають Землю. Звичайно, такий стан є очевидним і пов'язане з силою інерції в некомерційній системі, яка є космічною станцією.
Сила тяжіння і Писання
Два місця з Біблії можуть допомогти нам зрозуміти природу гравітації і фізичну науку в цілому. Перше місце, Колосян 1:17, пояснює, що Христос «Є перш за все, і все Ним стоїть». Грецьке дієслово стоїть (συνισταω sunistao) Означає: зчіплюватися, зберігатися або утримуватися разом. Грецьке використання цього слова за межами Біблії позначає посудину, з міститься в ньому водою. Слово, яке використовується в книзі Колосян, варто в скоєному часу, що як правило, вказує на даний триваюче стан, яке виникло з завершеного минулого дії. Один з використовуваних фізичних механізмів, про який йде мова, явно сила тяжіння, встановлена Творцем і безпомилково підтримувана і сьогодні. Тільки уявіть: якби на мить перестала діяти сила тяжіння, безсумнівно, настав би хаос. Усі небесні тіла, включаючи землю, місяць і зірки, не втримувалися б більше разом. Все той час розділилося б на окремі, дрібні частини.
Це явище також використовується для штучного виробництва гравітації - якщо космічна станція обертається навколо своєї осі з правильною швидкістю, можна зробити так багато інерції, що астронавти будуть мати гравітацію на них. З уроку фізики ми всі знаємо, що Земля - це сила тяжіння, яка тягне нас на Землю. Завдяки цьому ми не літаємо в повітрі, але ми можемо спокійно ходити. Гравітаційна сила, звана гравітаційної силою, Завжди працює вертикально вниз до центру Землі. Толкін Гобіт, тобто взад і вперед, колективний герой; Люди третього століття дуже схожі на сучасних людей.
Друге місце Писання, Євреїв 1: 3, заявляє, що Христос «Тримає все словом сили Своєї».слово тримає (φερω pherō) Знову описує підтримування або збереження всього, включаючи гравітацію. слово тримає, Що використовується в цьому вірші, означає набагато більше, ніж просто утримування ваги. Воно включає контроль над всіма відбуваються рухами і змінами всередині всесвіту. Це нескінченне завдання виконується через всемогутнє Слово Господа, за допомогою якого почала існувати сама всесвіт. Гравітація, «таємнича сила», яка і через чотириста років досліджень залишається погано вивченою, є одним із проявів цієї приголомшливої божественної турботи про всесвіт.
Детальніше Словник літературних героїв- молодшої середньої школинавчився жити з силою тяжіння і жодним чином не відчувати цього. Наші тіла адаптовані так, що сила тяжіння Землі для нас природна. Однак бувають випадки, коли ми можемо відчувати набагато більшу гравітацію. Таке явище називається перевантаженням. Він створюється, наприклад, в ракеті запуску ракет. Астронавти, замкнені в прискорюючих ракетах-прискорювачах, відчувають силу інерції, то ж саме значення, що і сила, яка керує ракетою, але навпаки.
Ця сила поєднується з силою тяжіння і призводить до сильної силі, відчувається космонавтами, які «штовхають» їх в крісло. У ранньому космічному польоті космонавти були перевантажені в 10 разів більше, ніж гравітації. Так багато влади повністю завадило їм рухатися. Небагато людей здатні протистояти такій величезній силі, тому з розвитком космічного польоту вони почали шукати способи максимально скоротити скупчення.
Спотворення часу і простору і чорні діри
Загальна теорія відносності Ейнштейна розглядає гравітацію не як силу, а як викривлення самого простору поблизу масивного об'єкта. Згідно з передбаченнями, світло, який традиційно слід за прямими лініями, викривляється при проходженні по викривленого простору. Вперше це було продемонстровано, коли астроном сер Артур Еддінгтон виявив зміна удаваного положення зірки під час повного затемнення в 1919 році, вважаючи, що промені світла згинаються під дією сили тяжіння сонця.
З таким обмеженням перевантаження звичайні люди можуть вибрати космічну подорож. На додаток до перевантажень, багато інших небезпеки чекають космонавтів. Один з найнебезпечніших - вийти у відкритий простір, щоб зробити ремонт. Відомо, що в космосі існує практично повний вакуум, немає повітря для дихання або тиску. Крім того, весь вакуум пробивається смертельно небезпечним іонізуючим випромінюванням від сонця і міжзоряного простору. Важливо розуміти, що в вакуумі сонячне світло жодним чином не слабшає, і тому ми відчуваємо себе тут по-іншому, ніж тут, на Землі.
Загальна теорія відносності також пророкує, що якщо тіло досить щільне, його сила тяжіння спотворить простір настільки сильно, що світло взагалі не зможе через нього проходити. Таке тіло поглинає світло і все інше, що захопила його сильна гравітація, і носить назву Чорна діра. Таке тіло можна виявити тільки за його гравітаційними ефектами на інші об'єкти, по сильному викривлення світла навколо нього і по сильної радіації, випромінюваної речовиною, яке на нього падає.
Все речовина всередині чорної діри стисло в центрі, який має нескінченну щільність. «Розмір» діри визначається горизонтом подій, тобто кордоном, яка оточує центр чорної діри, і ніщо (навіть світло) не може вийти за її межі. Радіус діри називається радіусом Шварцшильда, в честь німецького астронома Карла Шварцшильда (1873-1916), і обчислюється за формулою R S = 2GM / c 2, де c - це швидкість світла у вакуумі. Якби сонце потрапило в чорну діру, його радіус Шварцшильда становив би всього 3 км.
Існує надійний доказ, що після того, як ядерне паливо масивної зірки вичерпується, вона більше не може протистояти колапсу під своїм власним величезним вагою і потрапляє в чорну діру. Вважається, що чорні діри з масою в мільярди сонць існують в центрах галактик, включаючи нашу галактику, Чумацький Шлях. Багато вчених вважають, що Суперяскрава і дуже віддалені об'єкти під назвою квазари, використовують енергію, яка виділяється, коли речовина падає в чорну діру.
Згідно прогнозам загальної теорії відносності, гравітація також спотворює і час. Це також було підтверджено дуже точними атомними годинами, які на рівні моря йдуть на кілька мікросекунд повільніше, ніж на територіях вище рівня моря, де сила тяжіння Землі трохи слабкіше. Поблизу горизонту подій це явище більш помітно. Якщо спостерігати за годинами астронавта, який наближається до горизонту подій, ми побачимо, що годинник йде повільніше. Перебуваючи в горизонті подій, годинник зупиняться, але ми ніколи не зможемо цього побачити. І навпаки, астронавт не помітить, що його годинник йде повільніше, але він побачить, що наш годинник йдуть швидше і швидше.
Основною небезпекою для астронавта біля чорної діри були б приливні сили, викликані тим, що сила тяжіння сильніше на тих частинах тіла, які знаходяться ближче до чорної діри, ніж на частинах далі від неї. За своєю потужністю приливні сили біля чорної діри, що має масу зірки, сильніше будь-якого урагану і запросто розривають на дрібні шматочки все, що їм попадається. Однак, тоді як гравітаційне тяжіння зменшується з квадратом відстані (1 / r 2), припливно-отлівноє явище зменшується з кубом відстані (1 / r 3). Тому на відміну від прийнятого думки, гравітаційна сила (включаючи приливну силу) на горизонтах подій великих чорних дір слабкіше, ніж на маленьких чорних дірах. Так що приливні сили на горизонті подій чорної діри в спостережуваному космосі, були б менш помітні, ніж самий м'який вітерець.
Розтягування часу під дією сили тяжіння поблизу горизонту подій є основою нової космологічної моделіфізика-креаціоніста, доктора Рассела Хамфриса, про яку він розповідає у своїй книзі «Світло зірок і час». Ця модель, можливо, допомагає вирішити проблему того, як ми можемо бачити світло віддалених зірок в молодої всесвіту. До того ж на сьогодні вона є науковою альтернативою небіблійній, яка ґрунтується на філософських припущеннях, що виходять за рамки науки.
Примітка
Гравітація, «таємнича сила», яка і через чотириста років досліджень залишається погано вивченою ...
Ісаак Ньютон (1642-1727)
Фотографія: Wikipedia.org
Ісаак Ньютон (1642-1727)
Ісаак Ньютон опублікував свої відкриття про гравітації та рух небесних тіл в 1687 році, в своїй відомій праці « математичні начала». Деякі читачі швидко зробили висновок, що всесвіт Ньютона не залишила місця для Бога, так як все тепер можна пояснити за допомогою рівнянь. Але Ньютон зовсім так не думав, про що він і сказав у другому виданні цієї відомої роботи:
«Наша найбільш прекрасна сонячна система, Планети і комети можуть бути результатом лише плану і панування розумного і сильного істоти ».
Ісаак Ньютон був не тільки вченим. Крім науки він майже все своє життя присвятив дослідженню Біблії. Його улюбленими біблійними книгами були: книга Данила і книга Одкровення, в яких описуються Божі плани на майбутнє. Насправді Ньютон написав більше теологічних робіт, ніж наукових.
Ньютон шанобливо ставився до інших вченим, таким як Галілео Галілей. До речі Ньютон народився в той же рік, коли помер Галілей, в 1642 році. Ньютон писав у своєму листі: «Якщо я і бачив далі інших, то тому, що стояв на плечахгігантів ». Незадовго до смерті, напевно, розмірковуючи про таємниці сили тяжіння, Ньютон скромно писав: «Не знаю, як мене сприймає світ, але сам собі я здаюся тільки хлопчиком, що грає на морському березі, Який розважається тим, що час від часу відшукує камінчик більш строкатий, ніж інші, або красиву мушлю, в той час як переді мною розстеляється величезний океаннедослідженою істини ».
Ньютон похований у Вестмінстерському абатстві. Латинський напис на його могилі закінчується словами: «Нехай смертні радіють, що серед них жило така прикраса людського роду».
ВИЗНАЧЕННЯ
Закон всесвітнього тяжіння відкрив І. Ньютоном:
Два тіла притягуються одне до одного з, прямо пропорційною добутку їх і обернено пропорційною квадрату відстані між ними:
Опис закону всесвітнього тяжіння
Коефіцієнт - це гравітаційна стала. В системі СІ гравітаційна стала має значення:
Ця постійна, як видно, дуже мала, тому сили тяжіння між тілами, що мають невеликі маси, теж малі і практично не відчуваються. Однак рух космічних тіл повністю визначається гравітацією. Наявність всесвітнього тяжіння або, іншими словами, гравітаційної взаємодії пояснює, на чому «тримаються» Земля і планети, і чому вони рухаються навколо Сонця по певних траєкторіях, а не відлітають від нього геть. Закон всесвітнього тяжіння дозволяє визначити багато характеристик небесних тіл - маси планет, зірок, галактик і навіть чорних дір. Цей закон дозволяє з великою точністю розрахувати орбіти планет і створити математичну модель Всесвіту.
За допомогою закону всесвітнього тяжіння також можна розрахувати космічні швидкості. Наприклад, мінімальна швидкість, при якій тіло, що рухається горизонтально над поверхнею Землі, не впаде на неї, а буде рухатися по круговій орбіті - 7,9 км / с (перша космічна швидкість). Для того, щоб залишити Землю, тобто подолати її гравітаційне тяжіння, тіло повинно мати швидкість 11,2 км / с, (друга космічна швидкість).
Гравітація є одним з найдивовижніших феноменів природи. У відсутності сил гравітації існування Всесвіту було б неможливо, Всесвіт не могла б навіть виникнути. Гравітація відповідальна за багато процесів у Всесвіті - її народження, існування порядку замість хаосу. Природа гравітації досі до кінця нерозгаданістю. До теперішнього часу ніхто не зміг розробити гідний механізм і модель гравітаційної взаємодії.
Сила тяжіння
Окремим випадком прояву гравітаційних сил є сила тяжіння.
Сила тяжіння завжди спрямована вертикально вниз (у напрямку до центру Землі).
Якщо на тіло діє сила тяжіння, то тіло здійснює. Вид руху залежить від напрямку і модуля початкової швидкості.
З дією сили тяжіння ми стикаємося щодня. , Через деякий час виявляється на землі. Книга, випущена з рук, падає вниз. Підстрибнувши, людина не відлітає в відкритий космос, А опускається вниз, на землю.
Розглядаючи вільне падіння тіла поблизу поверхні Землі як результат гравітаційного взаємодії цього тіла з Землею, можна записати:
звідки прискорення вільного падіння:
Прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла, а залежить від висоти тіла над Землею. Земну кулютрохи сплюснутий біля полюсів, тому тіла, що знаходяться близько полюсів, розташовані трохи ближче до центру Землі. У зв'язку з цим прискорення вільного падіння залежить від широти місцевості: на полюсі воно трохи більше, ніж на екваторі і інших широтах (на екваторі м / с, на Північному полюсі екваторі м / с.
Ця ж формула дозволяє знайти прискорення вільного падіння на поверхні будь-якої планети масою і радіусом.
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1 (завдання про «зважуванні» Землі)
| завдання | Радіус Землі км, прискорення вільного падіння на поверхні планети м / с. Використовуючи ці дані, оцінити наближено масу Землі. |
| Рішення | Прискорення вільного падіння біля поверхні Землі: звідки маса Землі: В системі Сі радіус Землі Підставивши в формулу числові значення фізичних величин, оцінимо масу Землі:
|
| відповідь | Маса Землі кг. |
м.