Когда учитель проводит урок физики в школе, то он часто дает следующее задание ученикам: "Приведите примеры проявления силы тяготения". В данной статье рассмотрим, что собой представляет явление универсальной гравитации, а также покажем на примерах результат ее проявления.
Исаак Ньютон и его закон
Каждый школьник знаком с тремя законами Ньютона, которые используются для описания механического взаимодействия между телами и для изучения их движения. В данной же статье речь пойдет о законе гравитации, который также был открыт Исааком Ньютоном в конце XVII века. Не следует думать, что великий англичанин смог самостоятельно решить проблему вселенского масштаба. В действительности многие его предшественники догадывались о математической зависимости для определения силы взаимодействия между массивными телами. Заслуга же Ньютона состоит в систематизации и детальном анализе накопленного научного опыта, которые привели к появлению закона Всемирного тяготения. Соответствующая формула имеет следующий вид:
Вам будет интересно:«Почивать на лаврах» — значение фразеологизма
F = G*m1*m2/r2.
Словесное ее описание следующее: сила F притяжения между телами с массами m1 и m2 прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна расстоянию r между ними. Величина G - это гравитационная постоянная.
Рассматривая явление тяготения и силу тяготения, следует запомнить, что она действует между абсолютно любыми телами во Вселенной, которые обладают конечной массой.
Земное притяжение
Если старшеклассник слышит слова "сила тяготения Земли", то у него в памяти всплывает следующая формула:
F = m*g,
где g - ускорение свободного падения. Однако немногие знают, откуда берется эта формула. Получается она непосредственно из записанного выше выражения для силы F. Действительно, в случае нашей планеты следует рассматривать тело массой m и Землю массой M. Расстояние между ними приблизительно равно радиусу Земли R, тогда:
F = G*m*M /R2 = m*g, где g = G*M/R2.
Если в равенство для g подставить массу и радиус планеты, то получается g = 9,81 м/с2.
Значение g не является постоянной величиной на Земле. В данной местности оно зависит от особенностей рельефа и наличия в земной коре полезных ископаемых и пустот. Тем не менее эти изменения составляют доли процента. С увеличением высоты g уменьшается, но даже на высоте 300-400 км оно изменяется всего на 5 %.
Примеры силы тяготения
Когда просят: "Приведите примеры проявления тяготения силы в земных условиях и в быту", то первое, что следует назвать, - это падение любых тел вниз. Независимо от того, бросают ли вверх тело, является ли оно тяжелым или легким, отпускают ли его на некоторой высоте, оно всегда падает на землю. Траектории падения могут быть параболическими или прямолинейными, что зависит от направления начальной скорости тела.
Другой класс примеров действия силы тяжести на Земле - это появление веса у всех тел, находящихся на опоре или подвешенных на нити, пружине и так далее. Например, стакан с водой, находящийся на столе, испытывает действие силы тяжести, с которой он давит на поверхность стола. Последняя реагирует, генерируя силу, направленную вверх, которая уравновешивает силу тяжести.
Примеры силы тяготения в космосе
Если учитель просит: "Приведите примеры проявления тяготения силы в космическом пространстве", то первым делом нужно назвать вращение нашей и других планет вокруг Солнца. Сила притяжения между звездой и ее планетами играет роль центростремительной силы, которая заставляет нашу Землю, Венеру, Марс и другие тела вращаться по некоторым замкнутым орбитам.
Сила притяжения проявляет себя также в том, что многие планеты имеют спутники, что галактики существуют как единые скопления и не рассыпаются на отдельные звезды.
Выполняя задание с формулировкой "приведите примеры проявления силы тяготения", следует упомянуть также об отклонении от прямолинейной траектории электромагнитных волн, когда они распространяются вблизи массивных космических объектов.
