Legea atracției universale
Se poate ghici doar la emoție care a cuprins Newton. când a ajuns la mare rezultat: același motiv care cauzează fenomenul izbitor gama largă - de la căderea o piatră aruncată pe pământ înainte de mișcarea corpurilor cosmice uriașe. Newton a găsit cauza și a fost capabil să-l exprime cu acuratețe sub forma unei formule - legea gravitației.
Deoarece forța de gravitație în conformitate cu toate corpurile aceeași accelerație, indiferent de greutatea lor, trebuie să fie proporțională cu masa corpului, la care se aplică următoarele:
Dar, din moment ce, de exemplu, Pământul acționează pe Lună cu o forță proporțională cu masa Lunii, luna, și a treia lege a lui Newton trebuie să acționeze pe Pământ, cu aceeași forță. Mai mult decât atât, această forță trebuie să fie proporțională cu masa Pământului. În cazul în care forța de gravitație este cu adevărat universală, atunci parte a corpului oricărui alt organism ar trebui să opereze o forță proporțională cu masa celuilalt organism. Prin urmare, forța de gravitație trebuie să fie proporțională cu produsul maselor corpurilor ce interacționează. Prin urmare, formularea legii gravitației universale.
Determinarea legii atracției universale
Forța de atracție reciprocă între două corpuri este direct proporțională cu produsul dintre masa corpului și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele:
Factorul de proporționalitate G este constanta gravitațională.
Constanta gravitațională este numeric egală cu forța de atracție între cele două puncte de material de 1 kg fiecare, atunci când distanța dintre ele este de 1 m. Până la urmă, cu m1 = m2 = 1 kg, și R = 1 m, atunci G = F (numeric).
Noi trebuie să aibă în vedere faptul că legea gravitației (4.5) ca o lege universală valabilă pentru punctele materiale. În acest caz, forțele de interacțiune gravitațională sunt orientate de-a lungul unei linii care leagă aceste puncte (figura 4.2). Acest tip de putere numit centrale.
Se poate demonstra că corpul omogen având o formă bilă (chiar dacă acestea nu pot fi puncte de masă), de asemenea, interacționa cu o forță definită de (4.5). În acest caz, R - distanța dintre centrele cu bile. Forțele de atracție se află pe o linie dreaptă care trece prin centrele de bile. (Aceste forțe sunt numite centrale.) Organele care cad pe Pământ, noi de obicei în considerare sunt dimensiunea, mult mai mici decât raza Pământului (R≈6400 km). O astfel de organism poate fi, indiferent de forma lor, să fie considerate ca puncte materiale și pentru a determina puterea de atracție a acestora în lume, prin intermediul legii (4.5), având în vedere faptul că R este distanța de la acest corp la centrul Pământului.
Determinarea constantei gravitaționale
Acum vom afla cum puteți găsi constanta gravitațională. În primul rând, rețineți că G are un anumit nume. Acest lucru se datorează faptului că unitatea (și, prin urmare, numele) Toate cantitățile din legea gravitației, au fost instalate anterior. Legea gravitației dă noua legătură între cantitățile cunoscute cu anumite denumiri de unități. Acesta este motivul pentru care coeficientul este o variabilă pe nume. Folosind formula legea gravitației, este ușor de a găsi numele unității de constanta gravitațională în SI:
Pentru determinarea cantitativă a G trebuie să stabilească în mod independent toate cantitățile din legea gravitației: cele două mase, forța și distanța dintre corpurile. Utilizați pentru această observații astronomice este imposibil, pentru a determina masele de planete. Soare și Pământ, nu poate fi decât pe baza legii gravitației universale, în cazul în care valoarea constantei gravitaționale este cunoscută. Experiența care va avea loc în lume, cu organele, masele care pot fi măsurate pe scara.
Dificultatea constă în faptul că forța gravitațională dintre corpurile mase mici sunt extrem de mici. Acesta este motivul pentru care nu observăm atracția corpului nostru la obiectele din jur și atracția reciprocă a obiectelor una față de alta, cu toate că forța gravitațională - cel mai universal al tuturor forțelor din natură. Două mase umane de 60 kg la o distanță de 1 m unul de altul sunt desenate cu o forță de numai 10 -9 N. Prin urmare, pentru măsurarea nevoia constantă gravitațională destul experimente subțiri.
Pentru prima dată, constanta gravitațională a fost măsurat de către fizicianul englez G. Cavendish în 1798 cu ajutorul unui dispozitiv numit un echilibru de torsiune. balanța de torsiune Schema este prezentată în figura 4.3. Pe fir subțire elastic suspendat fascicul de lumină cu două greutăți identice pe capete. In apropiere sunt fixate două mingi grele. Între greutățile și bilele sunt fixate de gravitație. Sub influența acestor forțe culbutorului pivoturile și se învârte firul. În funcție de unghiul de răsucire este posibil să se determine forța de gravitație. Pentru a face acest lucru, trebuie doar știi proprietățile elastice ale firului. Organismele Greutățile sunt cunoscute, iar distanța dintre centrele organismelor care interacționează pot fi măsurate direct.
următoarele semnificații pentru constanta gravitațională a fost obținută din aceste experimente:
Numai în cazul în care forța gravitațională ajunge la o valoare mare interactioneaza de masa corporala imens (sau masa de cel puțin unul dintre corpurile este foarte mare). De exemplu, Pământul și Luna sunt atrași unul de celălalt cu o forță F ≈2 • 20 octombrie H.
Dependența accelerația gravitațională a corpurilor asupra latitudine
Unul dintre motivele pentru creșterea accelerației gravitaționale prin deplasarea punctul în care corpul, de la ecuator la poli, este faptul că globul oarecum turtit la poli și distanța de la centrul Pământului pe suprafața sa la poli este mai mică decât la ecuator. Un alt, motiv mai important este rotația Pământului.
Egalitatea masei gravitaționale și inerțiale
Caracteristica cea mai izbitoare a forțelor gravitaționale este că ei raportează tuturor organismelor, indiferent de masa lor, aceeași accelerație. Ce-ai spune despre un jucător de fotbal, o lovitură care ar fi accelerat la fel de piele obișnuită cu bile de lire halteră? Toată lumea va spune că acest lucru este imposibil. Dar Pământul este doar astfel de „jucător extraordinar“, cu singura diferență fiind că efectul său asupra organismului nu are caracter de impact pe termen scurt, și continuă neîntrerupt timp de miliarde de ani.
Proprietățile neobișnuite ale forțelor gravitaționale, așa cum am spus, din cauza faptului că aceste forțe sunt proporționale cu masele organelor care interacționează. Acest fapt nu poate fi surprinzător dacă peste ea un lucru bun. După greutatea corpului, care este inclusă în legea a doua Newton definește proprietățile inerte ale corpului, adică. E. acesteia capacitatea de a dobândi o anumită accelerare sub influența acestei forțe. Această masă se numește în mod natural în masă inerțială și reprezintă MI.
S-ar părea, ce relație poate avea la capacitatea organismelor de a atrage reciproc? Masa, determinarea capacității organismelor care urmează să fie atrași unul de celălalt, pot fi menționate massoymg gravitațională.
nu rezultă din mecanica newtoniană care inerțială și masa gravitațională sunt aceleași, adică. e. ca
Ecuația (4.6) este o consecință directă a experienței. Aceasta înseamnă că puteți vorbi pur și simplu despre masa corporala ca o măsură cantitativă a ambelor proprietăți gravitaționale și inerțiale.
Legea gravitației este una dintre legile universale ale naturii. El este valabil pentru toate corpurile cu masă.
Valoarea legii gravitației
Dar dacă te apropii de subiect, mai important, se dovedește că legea gravitației nu este întotdeauna există o posibilitate de aplicare a acesteia. Această lege a găsit utilizarea sa pentru organismele care au o formă sferică, acesta poate fi utilizat pentru punctele de masă, și este acceptabil pentru o minge care are o rază mare, în cazul în care mingea poate interacționa cu organismele să fie mult mai mică decât dimensiunile sale.
Dar asta e pentru corp și planul infinit, precum și interacțiunea unei tije de infinit și bilă, această formulă nu poate fi aplicată.
După cum probabil ați ghicit din informațiile furnizate în această lecție că legea gravitației este baza pentru studiul mecanicii cerești. Și, după cum știți, mecanicii cerești studiază mișcarea planetelor.
Datorită acestei legi a gravitației universale, este posibil de a determina cu mai multă precizie localizarea corpurilor cerești și capacitatea de a calcula traiectoria lor.
Cu ajutorul acestei legi poate fi calculată și mișcarea sateliților artificiali, precum și crearea unor alte nave spatiale interplanetare.
Dar asta e pentru corp și planul infinit, precum și interacțiunea unei tije de infinit și bilă, această formulă nu poate fi aplicată.
Cu această lege, Newton a fost în măsură să explice nu doar cum se misca planetele, dar de ce sunt mareele. După un timp, datorită lucrărilor lui Newton, astronomii au putut să descopere astfel de planete din sistemul nostru solar, Neptun si Pluto.
Importanța descoperirii legii gravitației universale este că permite o oportunitate de a face predicții de eclipsele solare și lunare, și cu acuratețe calcula mișcarea navei spațiale.
Forțele de greutate sunt cel mai versatil dintre toate forțele naturii. Într-adevăr, ele se aplică interacțiunii dintre corpuri cu masă. Și, după cum se știe, orice organism are o masă. Forțele gravitaționale acționează prin intermediul oricărui organism, deoarece nu există nici prigrad forțelor gravitaționale.
Și acum, pentru a consolida cunoașterea legii gravitației universale, să încercăm să examineze și să rezolve o problemă interesantă. Racheta a crescut la o înălțime h egală cu 990 km. Determina modul în care a diminuat forța gravitațională care acționează asupra racheta la altitudinea h, și în comparație cu forța de gravitație mg, care acționează pe ea de la suprafața Pământului? Raza Pământului R = 6400 km. M denota masa rachetei, și după masa de pământ M.
Presupunem că racheta funcționează doar forța gravitațională a Pământului și forța centrifugă poate fi neglijată din cauza vitezei unghiulare joasă a Pământului. Prin urmare, putem scrie că forța de gravitație de pe Pământ:
La înălțimea h este egală cu forța gravitațională:
Valoarea de substituție va avea ca rezultat:
fapte interesante
Legenda despre modul în care Newton a descoperit legea gravitației universale, având un mar pe partea de sus a capului, a venit cu Voltaire. Și Voltaire însuși ne-a asigurat că această poveste adevărată a spus să-l nepoata favorit Ketrin Barton Newton. Asta e doar ciudat că nici nepoata, nici prietena ei foarte aproape de Dzhonatan Svift, în memoriile sale de Newton despre mere fatidica nu a menționat niciodată. Prin modul în care Isaak Nyuton însuși, scris detaliat în caiete rezultatele experimentelor asupra comportamentului diferitelor organisme, trage numai vase pline cu aur, argint, plumb, nisip, sticlă de apă, sau de grâu, sau ca oricare din mere. Cu toate acestea, acest lucru nu a împiedicat urmașii lui Newton de a conduce turiști prin grădini pe moșia Vulstok și să le arătăm că același măr, până când a fost rupt furtuna.
Da, mărul era, și, desigur, cu mere ei toamna, dar cât de mare merit al mărului în deschiderea legea gravitației?
Litigiile cu privire la Apple nu se încadrează tăcut aici timp de 300 de ani, precum și dispute privind legea atracției universale Veree despre care are prioritate otkrytiya.uk
G.Ya.Myakishev, B.B.Buhovtsev, N.N.Sotsky 10 Fizică clasa