Сила тяготения и гравитационное притяжение (см.выше)
Закон всемирного тяготения (см.выше)
Опыт Кавендиша(см.выше)
Гравитационная постоянная. Определение и единицы измерения (см.выше)
Нахождение силы притяжения тел конечных размеров (см.выше)
Сила тяжести (см.ниже уч.10кл.)
Законы динамики справедливы для любого фундаментального взаимодействия (гравитационного, слабого, электромагнитного и сильного)
Электромагнитное и гравитационное взаимодействия, в отличие от слабого и сильного, являются дальнодействующими. Они определяют характер макроскопического движения от молекулярного уровня до Вселенной.
Все механические явления в макромире определяются электромагнитными и гравитационными взаимодействиями
Гравитация – от латинского gravitas – вес, тяжесть
В 1685 г. Ньютон, обобщая законы движения небесных тел, предположил, что все тела притягиваются друг к другу гравитационными силами и закон этот справедлив для все Вселенной.
В отличие от сил трения и упругих сил гравитационное притяжение является взаимодействием тел друг с другом на расстоянии. Радиус такого взаимодействия неограничен.
Закон всемирного тяготения:
Между любыми двумя материальными точками действует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению масс этих точек и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними.
Fg = G
Границы применимости закона всемирного тяготения:
- только для материальных точек, когда размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними
- для однородных тел, имеющих форму шара
- шара большого радиуса и массы , взаимодействующего с телами любой формы, размеры и массы которых много меньше размеров шара, находящихся на поверхности большого шара или вблизи нее.
Закон неприменим, например, для взаимодействия бесконечного стержня и шара.
Гравитационная сила направлена вдоль прямой, соединяющей материальные точки.
Гравитационная постоянная численно равна силе гравитационного притяжения двух тел массой по 1 кг каждое, находящихся на расстоянии 1 м одного от другого.
G = 6.67*10-11 Нм/кг2 – гравитационная постоянная (одинаковая для все тел)
Численное значение гравитационной постоянной опытным путем определил Кавендиш в 1798 г., измеряя силу взаимодействия между свинцовыми шарами с помощью крутильных весов.
Расчет силы притяжения тел конечных размеров производится с помощью принципа суперпозиции, разбивая тела на материальные точки.
Обычно при расчетах берут расстояние между центрами масс тел.
Силы всемирного тяготения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми они становятся при больших массах (или хотя бы масса одного из тел велика).
Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести. Под действием этой силы все тела приобретают ускорение свободного падения.
СИЛА ТЯГОТЕНИЯ (уч.10кл.стр.96-99)
Гравитационные и электромагнитные силы
Гравитационное притяжение
Гипотеза Ньютона
Закон всемирного тяготения (см.выше «Закон всемирного тяготения»)
Опыт Кавендиша и гравитационная постоянная
Все тела притягиваются друг к другу гравитационными силами.
Сила тяжести – гравитационная сила, действующая на тело со стороны Земли
Сила тяжести - сила , действующая на любую материальную точку, находящуюся вблизи земной поверхности, и определяемая как геометрическая сумма силы притяжения Земли F и центробежной силы инерции, учитывающей эффект суточного вращения Земли.
Направление силы тяжести — вертикаль в данной точке земной поверхности.
Аналогично сила тяжести определяется на любом небесном теле.
Ускорение свободного падения – гравитационное ускорение, приобретаемое телом под действием гравитационной силы вблизи поверхности небесных тел (планет, звезд)
Из того, что тела независимо от своей массы падают с одинаковым ускорением, следует, что сила, действующая на них, пропорциональна массе тела. Эта сила притяжения, действующая на все тела со стороны Земли, называется силой тяжести.
Вблизи поверхности Земли: Fg = G Þ ag = g = 9,81 м/с2
Ускорение свободного падения – g = 9,81м/с2. (векторная величина)
В зависимости от высоты h над поверхностью Земли и географической широты положения тела ускорение свободного падения приобретает различные значения.
Сила тяжести, действующая на тело вблизи поверхности Земли:
При подъеме над поверхностью Земли сила тяжести уменьшается: Fg = G
Сила тяжести потенциальна. Ее работа по замкнутому контуру равна нулю.
ВЕС ТЕЛА (уч.10кл. стр.100,105, 113-115)
Сила тяжести. Природа и определение.(см.выше)
Формула силы тяжести(см.выше)
Ускорение тела под действием силы тяжести (см.выше)
Определение веса тела и единицы измерения (уч.10кл.стр.105)
Связь массы и веса тела. Различие понятий массы и веса тела.
Пример веса человека в движущемся лифте (уч.10кл.стр.113)
Невесомость (10кл. стр.100-101, 113-115)
Сила тяжести – это сила с которой Земля притягивает к себе тело.
Пропорциональна массе тела и сообщает ему ускорение свободного падения.
Весом тела называется сила, с которой тело вследствие силы тяжести действует на опору или растягивает подвес.
Вес тела – суммарная сила упругости тела, действующая при наличии силы тяжести на все опоры и подвесы.
Вес – векторная величина
Обозначение – Р
Единица измерения – кг
Сила тяжести приложена к телу, а вес – приложен к опоре или подвесу.
Сила тяготения и сила тяжести носят гравитационный характер.
Вес тела равен по модулю и противоположен по направлению силе упругости опоры по третьему закону Ньютона.
Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо найти, чему равна сила реакции опоры.
Вес тела на экваторе меньше, чем на полюсах, так как вследствие вращения Земли вокруг оси тело на экваторе движется с центростремительным ускорением.
По второму закону Ньютона если на тело более не действует ни одна сила, то сила тяжести тела уравновешивается силой упругости. Вследствие этого вес тела на неподвижной или равномерно движущейся горизонтальной опоре равен силе тяжести.
Если опора движется с ускорением, то по второму закону Ньютона , откуда выводится .
Это означает, что вес тела, направление ускорения которого совпадает с направлением ускорения свободного падения, меньше веса покоящегося тела.
Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегрузкой.
Невесомость - состояние, при котором действующие на тело внешние силы не вызывают взаимных давлений его частиц друг на друга.
В поле тяготения Земли человеческий организм воспринимает такие давления, как ощущение весомости.
Невесомость имеет место при свободном движении тела в поле тяготения (вертикальное падение, движение по орбите искусственного спутника, полет космического корабля).
НЕВЕСОМОСТЬ (уч.10кл. стр.100-101, 113-115)
См.выше «Вес тела»
ДОПОЛНИТЬ примерами с расчетом
ПЕРВАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ (уч.10кл. стр.161-163)
Движение тела в гравитационном поле.
Рисунок тела летящего вокруг земли
Определение первой космической скорости. Формула
Эллипсоидальность орбиты при увеличении скорости запуска тела
Определение второй космической скорости. Формула
Рассмотрим тело массой m в точке К на высоте Н над поверхностью Земли.
При бросании тела параллельно земной поверхности дальность полета будет тем большей, чем больше начальная скорость. При больших значениях скорости также необходимо принимать в расчет шарообразность земли, что отражается в изменении направления вектора силы тяжести.
При некотором значении скорости тело может двигаться вокруг Земли под действием силы всемирного тяготения. Эту скорость, называемую первой космической.
Первая космическая (круговая) скорость – минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела), чтобы тело могло двигаться вокруг Земли (или небесного тела) по круговой орбите.
Для Земли v1 = 7.9 км/с
На орбите радиусом RÅ+H на тело действует сила Fg = G , сообщающая телу нормальное (центростремительное) ускорение.
У поверхности Н = 0 и vI =
G= g
Первая космическая скорость
v1 = ≈ 7.9 км/с
При увеличении скорости тело будет удаляться от Земли, но удерживаться силой гравитации на эллиптической орбите , вытянутой вдоль направления, перпендикулярного направлению начальной скорости.
Один фокус эллиптической орбиты спутника совпадает с центром Земли.
Перигей – наименьшее удаление спутника от Земли
Апогей - наибольшее удаление спутника от Земли
Вторая космическая скорость (vII)– минимальная скорость, которую надо сообщить телу у поверхности Земли (или небесного тела) для того, чтобы оно преодолело гравитационное притяжение Земли (или небесного тела)
При запуске энергии тела Ek0 = , Ep = - mgRÅ
При удалении тела на бесконечность Ek = 0, Ep = 0
Скорость запуска будет минимальной, если в конечном состоянии скорость ракеты обратиться в нуль.
Закон сохранения механической энергии при запуске тела с vII:
0 = - mgRÅ
Вторая космическая скорость:
vII = ≈ 11.2 км/с
При запуске ракеты с v > vII она преодолевает гравитационное притяжение Земли, имея на бесконечно большом расстоянии от нее определенную скорость
В этом случае ракета движется по гиперболической траектории.
Фактором, препятствующим сближению тел в результате притяжения, является их скорость и соответственно кинетическая энергия.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
