Сообщение о явлении тяготения

Обновлено: 25.04.2024

Мы рассмотрели множество примеров с различными телами, когда они взаимодействуют друг с другом. Мы рассматривали совсем маленькие предметы, физические тела больших размеров.

Но одно очень большое физическое тело, с которым каждый из нас взаимодействует каждый день, мы оставили на рассмотрение в этом уроке. Имя этому телу — наша планета Земля.

Закон всемирного тяготения

Начнем с самого простого. Если нет ветра, капли дождя падают вертикально вниз на землю. Если мы отпустим камень из руки, то он тоже упадет на землю.

Если пнуть мяч, то он не полетит в прямом направлении вечно. Его траекторией будет кривая линия (рисунок 1). В конце движения он все равно окажется на земле.

Рисунок 1. Траектория полета мяча

Искусственные спутники запускаю вверх, но они не улетают по прямой в неизведанные космические пространства. Они движутся вокруг Земли.

Все эти тела участвуют в некотором взаимодействии, на них действует сила — сила притяжения к Земле.

К Земле притягивается все, что на ней находится: люди, океаны, наша атмосфера, дома, животные.

Кроме этого, можно сказать, что она притягивает все тела — например, Луну, Солнце, другие небесные объекты. Но взаимодействие не бывает односторонним, значит, и Земля притягивается ко всем этим телам.

Рассмотрим Луну и Землю. Взаимодействие этих небесных тел (их взаимное притяжение) вызывает приливы и отливы вод на Земле (рисунок 4). Дважды в сутки огромные массы воды поднимаются и опускаются по всей планете.

Вся наша Солнечная система взаимодействует подобным образом. Планеты притягиваются к Солнцу и друг к другу (рисунок 5).

Рисунок 5. Солнечная система и время оборота планет вокруг солнца.

Всемирное тяготение — это притяжение всех тел Вселенной друг к другу.

Открытие закона всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения был открыт Ньютоном, когда ему было 23 года (в 1666 году), но опубликован позже — в 1687 году. Согласно этому закону,

Силы притяжения между телами тем больше, чем больше массы этих тел. Силы притяжения между телами уменьшаются, если увеличивается расcтояние между ними.

Сила тяжести

Для всех нас, живущих на планете Земля, наиболее важное значение имеет сила притяжения всех тел к Земле, а не наоборот. Так мы подошли к определению силы тяжести:

Cила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тело.

Сила тяжести:

имеет численное значение, ее модуль обозначается как $F_$
это векторная физическая величина, т.е. имеет направление и обозначается как $\vec_$
сила тяжести приложена к центру тела и всегда направлена вертикально вниз

Земля имеет не идеальную форму шара, а немного сплюснута у полюсов (рисунок 7).

Рисунок 7. Схематическое изображение формы Земного шара.

Из-за этого сила тяжести на полюсах немного больше, чем на других участках планеты. По той же причине сила тяжести у подножья горы будет больше, чем на ее вершине.

Также имеется связь с массой тела:

Cила тяжести прямо пропорциональна массе рассматриваемого тела.

История открытия закона всемирного тяготения уходит далеко в прошлое и связана со множеством великих умов. Среди них Николай Коперник, родившийся почти за 200 лет до того, как закон был сформулирован более точно. Постулат окружён множеством слухов и легенд, начиная с яблока, которое изменило представление о физике того времени, и заканчивая известным соперничеством Ньютона и Роберта Гука, ставивших себя на первое место при ответе на вопрос, кто открыл закон всемирного тяготения.

Сейчас доподлинно неизвестно, что из рассказанного соответствует истине, но некоторые события и факты из задокументированных источников не нуждаются в подтверждении и представляют собой вехи развития знания людей о явлении гравитации.

Как Ньютон открыл закон всемирного тяготения

Говоря о законах классической механики, всегда упоминают сэра Исаака Ньютона. Учёный перевернул виденье своих современников об окружающем их мире и, что самое главное, математически обосновал свои предположения, которые долгие годы после смерти физика не нуждались в доработке.

С его именем связан один из постулатов современной физики, ставший в своё время объектом для множества научных дискуссий, – закон всемирного тяготения, который Ньютон открыл в 1688 году и опубликовал вместе со знаменитыми тремя законами механики, образовавшими фундамент развития науки о движении.

Закон тяготения не был бы настолько привлекательным, если бы описывал только то, как тела падают на землю. В легенде его открытия существует важное уточнение о том, что Ньютон ещё в 1666 году размышлял о движении объектов, в частности Луны. Уже тогда зная, что спутник вращается вокруг Земли, учёный пытался понять причины такого поведения и увидел, как яблоко сорвалось с ветки и приземлилось рядом.

Это и послужило причиной возникновения предположения, что именно воздействие Земли вынуждает тела не зависать без поддержки в воздухе, а Луну двигаться по наблюдаемой траектории. Однако доказать это сразу не удалось: проведя все расчёты, сэр Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения, но из-за несправедливого в тот момент расстояния между спутником и нашей планетой получил слишком большую погрешность, что при его щепетильном характере оказалось неприемлемым. Только спустя 22 года с новыми, более точными цифрами, учёный представил общественности свой закон.

История открытия закона всемирного тяготения

О земном притяжении задумывались ещё в Древней Греции, но большинство предложенных теорий были далеки от действительности. Сам Исаак Ньютон в своей переписке с Эдмундом Галлеем обозначал своими предшественниками французского астронома Исмаэля Буйо (Буллиальда), английского математика Кристофера Рене и английского учёного, проявившего себя не в одной науке, Роберта Гука.

Система Коперника

До 1543 года общепризнанной и неоспоримой полагалась геоцентрическая модель (все планеты и солнце вращаются вокруг земли), сформулированная Птолемеем ещё во II веке, но после того, как книга Коперника была опубликована, научное мировоззрение общества потребовало существенных изменений.

О самом тяготении в сочинении астронома не было речи, но закон Ньютона затрагивает не только Землю, но и Солнечную систему. Поэтому для правильной постановки задачи, посвящённой раскрытию механизма Вселенной (чем, если говорить кратко, занимается физика как наука), важно понимать, что наша планета не является центром мироздания, что и доказал Николай Коперник.

Первые догадки Уильяма Гильберта

Имя Уильяма Гильберта особенно известно в области, изучающей электрические и магнитные явления, что, впрочем, смогло помочь ему прославиться и в механике. Гильберт был одним из первых учёных, кто согласился с Коперником и его картиной мира, но предшественником Ньютона его делает тот факт, что именно Гильберт первым высказал догадку о природе гравитации Земли и Луны.

В посмертной работе физика, изданной в 1603 году, указано предположение учёного, что наша планета и её спутник являются огромными магнитами и поэтому притягиваются друг к другу. Причём в труде указано, что магнитная сила Земли больше из-за разности масс. Такая смелая догадка в общем смысле оказалась справедливой, однако природу взаимодействия Гильберт высказал неверно: он полагал, что движение планет происходит за счёт действия магнетизма.

Три закона Кеплера в открытии закона всемирного тяготения

Первыми эмпирическими соотношениями, приблизившими открытие закона всемирного тяготения, стали законы Кеплера, первые два из которых датированы 1609 годом, а третий – 1618.

Учитель Иоганна Кеплера датский алхимик и астроном Тихо Браге первым провёл точные астрономические наблюдения за движением планет, на основании которых составил таблицу, состоявшую из координат. Получив данное наследие, Кеплер понял, что планеты движутся с определённой закономерностью, и вывел три закона, описывающих идеализированную гелиоцентрическую картину мира.

Первый закон Кеплера утверждает, что все планеты Солнечной системы обращаются вокруг звезды по эллипсу, и одним из фокусов этого эллипса является Солнце.

Второй закон Кеплера гласит, что плоскость движения планет проходит через Солнце и, если засечь одинаковые промежутки времени и провести радиусы от звезды до планеты, они будут занимать одинаковые по величине площади.

Третий закон Кеплера носит математический характер и записывается соотношением:

где T_1,2 – периоды обращения двух планет вокруг Солнца,

a_1,2 – длины больших полуосей орбит этих планет.

Особенность закономерностей Кеплера заключается в том, что уже за полвека до Ньютона он выделил Солнцу главенствующую роль при движении планет, однако теоретически обосновать свой вывод не смог. После первопричину его законов нашёл Ньютон.

Законы падения тел Галилео Галилея (Закон инерции)

Наряду с работой Кеплера эксперименты Галилея по падению тел также подготавливали для Ньютона почву для будущего открытия.

Помимо этого, учёный ввёл новое понятие (которое сегодня называют инерцией), показав, что тело будет покоиться или двигаться равномерно, если на него не воздействуют внешние силы. Через полвека после формулировки этого правила Галилеем Ньютон повторит его в качестве первого закона механики.

Доказательства Роберта Гука

Роберт Гук был учёным, открывшим множество явлений в разных областях физики, химии и биологии. Однако его современники часто вспоминали его как завистливого и склочного человека из-за импульсивного характера и споров об авторстве с другими учёными. Закон всемирного тяготения также стал камнем преткновения для Гука, и в момент его открытия физик заявил, что сформулировал это правило задолго до Ньютона. Частично это правда.

Эдмунд Галлей и его выводы из закона Кеплера

В 1684 году английский астроном Эдмунд Галлей математически доказал обратную пропорциональность силы тяжести и квадрата расстояния, выведя зависимость из третьего закона Кеплера.

Таким образом, всё было готово для точной формулировки теории тяготения Ньютона и её полного математического обоснования.

Решение задачи Исааком Ньютоном

Чтобы вывести окончательный вариант закона всемирного тяготения, Ньютон описал движение Луны вокруг Земли, оперируя радиусами планеты и спутника, а также расстоянием между ними. Важную роль при формировании математической модели играли второй и третий законы механики, к тому времени уже вычисленные Ньютоном.

Интересный факт: гравитационная постоянная G, которая присутствует в современной формуле закона притяжения, не была явно вставлена учёным в выведенный им закон. Более того, она отсутствовала в трудах физиков до XIX века.

Определение значения гравитационной постоянной

В 1798 году Генри Кавендиш при помощи крутильных весов, созданных Шарлем Кулоном, провёл эксперимент, пытаясь вычислить среднюю плотность Земли. Его установка представляла собой коромысло с двумя небольшими шарами на концах, к которым в ходе опыта подводили по шару большего размера. Из-за гравитационного воздействия между телами коромысло установки отклонялось на некоторый угол, что фиксировалось оптическими приборами. Это значение и величина упругости нити, держащей коромысло, позволили определить силу притяжения между шарами, а после и коэффициент пропорциональности, до этого момента неизвестный.

В результате своего эксперимента Генри Кавендиш рассчитал, что гравитационная постоянная равна G = 6,754∙10 -11 м 3 / (кг∙с 2 ). Сегодня это значение вычислено с большей точностью: G = 6,67384∙10 -11 Н∙м²·кг −2 .

Вычисление коэффициента пропорциональности стало одним из многочисленных применений закона тяготения.

Краткая биография великого английского учёного Исаака Ньютона

Исаак Ньютон родился 4 января 1643 года. Так как отец мальчика, в честь которого он и был назван, погиб до его рождения, мать будущего учёного обзавелась новой семьёй, оставив сына на попечение родственников. Ньютон рос болезненным, но мечтательным ребёнком, уже в детском возрасте проявив любовь к чтению и разработке простых игрушек. Однако в первое время в школе мальчик плохо учился, и только случай помог изменить его отношение к учёбе. Будучи слабым ребёнком, Ньютон подвергся нападению со стороны своих одноклассников и, понимая, что едва ли сможет одолеть их физически, решил превзойти обидчиков умом.

Так, в 1661 году Исаак Ньютон стал студентом Колледжа Святой Троицы, находящегося под попечением Кембриджского университета, впоследствии связав с ним более 30 лет жизни. В период чумы, царствовавшей в Англии с 1665 по 1667 годы, Ньютон вернулся в домой, и, как после утверждал сам учёный, именно в этот период он сделал большую часть своих научных открытий.

В 1668 году после возвращения в колледж Исааком Ньютоном была получена магистерская степень, и он стал преподавателем в своей альма-матер. В последующие годы физик глубоко увлёкся алхимией, математическим анализом и проводил оптические опыты, и ему удалось изобрести телескоп-рефлектор, усовершенствованные версии которого помогли открыть многие астрономические объекты.

Ньютон был замкнутым, нелюдимым человеком, не любившим делиться своими научными результатами из-за споров и дискуссий, в которые его постоянно норовили втянуть. Зимой 1677 года в его доме случился пожар, в связи с чем сгорела большая часть его рукописных работ, а в мае того же года умер его друг Исаак Барроу, что стало невосполнимой утратой для учёного, которому за всю жизнь удалось сблизиться только с несколькими людьми.

Интересный факт: трудясь при дворе, физик смог придумать технологию чеканки, позволяющую минимизировать подделки. Новизна заключалась в отделке гуртов у монет маленькими линиями, что используется и сегодня.

В 1703 году Королевское общество выбрало Ньютона президентом, а в 1705 году королева Великобритании Анна даровала ему титул сэра, который был впервые присвоен за научные достижения.

Сэр Исаак Ньютон умер 31 марта 1727 года. Современники описывали, что в похоронах участвовал весь Лондон.

Вопрос о том, как был открыт закон всемирного тяготения, только на первый взгляд кажется простым. На самом деле его ответ скрывает в себе многолетний труд множества учёных, которые постепенно делали возможным данное открытие.

Гравитация похожа на любовь — тела притягиваются с равными по модулю силами, которые уменьшаются с увеличением расстояния. Правда, силы еще и увеличиваются за счет увеличения массы, но сделаем вид, что все равно похоже.

О чем эта статья:

Гравитационное взаимодействие

Земля — это большой магнит. Причем на самом деле магнит, с настоящим магнитным полем. Но сейчас речь пойдет о другом явлении — явлении притяжения тел к Земле, от прыгающего с дерева котика до летящего мимо астероида. Называется это явление гравитацией.

Возьмем два тела — одно с большой массой, другое с маленькой. Натянем гигантское полотно ткани и положим на него тело с большей массой. После чего положим туда тело с массой поменьше. Мы будем наблюдать примерно такую картину:

Маленькое тело начнет притягиваться к тому, что больше, — это и есть гравитация. По сути, Земля — это большой шарик, а все остальные предметы — маленький (даже если это вовсе не шарики).

Гравитационное взаимодействие универсально. Оно справедливо для всех видов материи. Гравитация проявляется только в притяжении — отталкивание тел гравитация не предусматривает.

Из всех фундаментальных взаимодействий гравитационное — самое слабое. Хотя гравитация действует между всеми элементарными частицами, она настолько слаба, что ее принято не учитывать. Все дело в том, что гравитационное взаимодействие зависит от массы объекта, а у частиц она крайне мала. Эту зависимость впервые сформулировал Исаак Ньютон.

Закон всемирного тяготения

В 1682 году Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения. Он звучит так: все тела притягиваются друг к другу, сила всемирного тяготения прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Формула силы тяготения согласно этому закону выглядит так:

Закон всемирного тяготения

F — сила тяготения [Н]

M — масса первого тела (часто планеты) [кг]

m — масса второго тела [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6,67 · 10 −11 м 3 · кг −1 · с −2

Когда мы встаем на весы, стрелка отклоняется. Это происходит потому, что масса Земли очень большая, и сила тяготения буквально придавливает нас к поверхности. На более легкой Луне человек весит меньше примерно в шесть раз.

Закон всемирного тяготения используют, чтобы вычислить силы взаимодействия между телами любой формы, если размеры тел значительно меньше расстояния между ними.

Если мы возьмем два шара, то для них можно использовать этот закон вне зависимости от расстояния между ними. За расстояние R между телами в этом случае принимается расстояние между центрами шаров.

Задачка раз

Две планеты с одинаковыми массами обращаются по круговым орбитам вокруг звезды. У первой из них радиус орбиты вдвое больше, чем у второй. Каково отношение сил притяжения первой и второй планеты к звезде?

Решение

По закону всемирного тяготения сила притяжения планеты к звезде обратно пропорциональна квадрату радиуса орбиты. Таким образом, в силу равенства масс отношение сил притяжения к звезде первой и второй планет обратно пропорционально отношению квадратов радиусов орбит:

По условию, у первой планеты радиус орбиты вдвое больше, чем у второй, то есть R₁ = 2R₂.

Ответ: отношение сил притяжения первой и второй планет к звезде равно 0,25.

Онлайн-уроки физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

Задачка два

У поверхности Луны на космонавта действует сила тяготения 144 Н. Какая сила тяготения действует со стороны Луны на того же космонавта в космическом корабле, движущемся по круговой орбите вокруг Луны на расстоянии трех лунных радиусов от ее центра?

Решение

По закону всемирного тяготения сила притяжения космонавта со стороны Луны обратно пропорциональна квадрату расстояния между ним и центром Луны. У поверхности Луны это расстояние совпадает с радиусом спутника. На космическом корабле, по условию, оно в три раза больше. Таким образом, сила тяготения со стороны Луны, действующая на космонавта на космическом корабле, в 9 раз меньше, чем у поверхности Луны, то есть:

Ответ: на расстоянии трех лунных радиусов от центра сила притяжения космонавта будет равна 16 Н.

Ускорение свободного падения

Чтобы математически верно и красиво прийти к ускорению свободного падения, нам необходимо сначала ввести понятие силы тяжести.

Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает все тела.

Сила тяжести

F — сила тяжести [Н]

m — масса тела [кг]

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

На планете Земля g = 9,8 м/с 2 , но подробнее об этом чуть позже. 😉

На первый взгляд сила тяжести очень похожа на вес тела. Действительно, в состоянии покоя на поверхности Земли формулы силы тяжести и веса идентичны. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, умноженной на ускорение свободного падения, разница состоит лишь в точке приложения силы.

Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.

Также важно понимать, что сила тяжести зависит исключительно от массы и планеты, на которой тело находится. А вес зависит еще и от ускорения, с которым движется тело или опора.

Например, в лифте вес зависит от того, куда и с каким ускорением двигаются его пассажиры. А силе тяжести все равно, куда и что движется — она не зависит от внешних факторов.

На второй взгляд сила тяжести очень похожа на силу тяготения. В обоих случаях мы имеем дело с притяжением — значит, можем сказать, что это одно и то же. Практически.

Мы можем сказать, что это одно и то же, если речь идет о Земле и каком-то предмете, который к ней притягивается. Тогда мы можем даже приравнять эти силы и выразить формулу для ускорения свободного падения:

Приравниваем правые части:

Делим на массу тела левую и правую части:

Это и будет формула ускорения свободного падения. Ускорение свободного падения для каждой планеты уникально.

Закон всемирного тяготения

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

M — масса планеты [кг]

R — расстояние между телами [м]

G — гравитационная постоянная

G = 6,67 · 10 −11 м 3 · кг −1 · с −2

Ускорение свободного падения характеризует то, как быстро увеличивается скорость тела при свободном падении.

Свободное падение — это ускоренное движение тела в безвоздушном пространстве, при котором на тело действует только сила тяжести.

Но разве это не зависит еще и от массы предмета?

Нет, не зависит. На самом деле все тела падают одинаково вне зависимости от массы. Если мы возьмем перо и мяч, то перо, конечно, будет падать медленнее, но не из-за ускорения свободного падения. Просто из-за небольшой массы пера сопротивление воздуха оказывает на него большее воздействие, чем на мяч. А вот если бы мы поместили перо и мяч в вакуум, они бы упали одновременно.

Третий закон Ньютона

Третий закон Ньютона обобщает огромное количество опытов, которые показывают, что силы — результат взаимодействия тел.

Он звучит так: тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Если попроще — сила действия равна силе противодействия.

Если вам вдруг придется объяснять физику во дворе, то можно сказать и так: на каждую силу найдется другая сила. 🙈

Третий закон Ньютона

F₁ — сила, с которой первое тело действует на второе [Н]

F₂ — сила, с которой второе тело действует на первое [Н]

Так вот, для силы тяготения третий закон Ньютона тоже справедлив. С какой силой Земля притягивает тело, с той же силой тело притягивает Землю.

Задачка для практики

Земля притягивает к себе подброшенный мяч с силой 5 Н. С какой силой этот мяч притягивает к себе Землю?

Решение

Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой Земля притягивает мяч, равна силе, с которой мяч притягивает Землю.

Ответ: мяч притягивает Землю с силой 5 Н.

Поначалу это кажется странным, потому что мы ассоциируем силу с перемещением: мол, если сила такая же, то на то же расстояние подвинется Земля. Формально это так, но у мяча масса намного меньше, чем у Земли. И Земля смещается на такое крошечное расстояние, притягиваясь к мячу, что мы его не видим, в отличие от падения мяча.

Если каждый брошенный мяч смещает Землю на какое-то расстояние, пусть даже крошечное, возникает вопрос — как она еще не слетела с орбиты из-за всех этих смещений. Но тут как в перетягивании каната: если его будут тянуть две равные по силе команды, канат никуда не сдвинется. Так же и с нашей планетой.

На этом уроке мы познакомимся с удивительным явлением – явлением всемирного тяготения. Оказываются, все тела притягиваются друг другу! Это обусловлено одним из фундаментальных взаимодействий в природе. Также мы познакомимся с тем, что такое сила тяжести.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Явление тяготения. Сила тяжести"

Явление тяготения. Сила тяжести

«Был этот свет глубокой тьмой окутан.

Александр Поуп

Еще на первых темах были приведены примеры падения тел на Землю. Мяч, камень, перо или листик – все эти тела падают на Землю. Тогда было сказано, что это обусловлено явлением всемирного тяготения. В этой теме будет идти речь об этом явлении более подробно. Не одно десятилетие и даже не одно столетие люди пытались объяснить данное явление.

В древности люди считали, что Земля – это центр Вселенной, а все остальное вращается вокруг неё. Людей интересовало не только движение тел на Земле, но и на небе. Исходя из множества наблюдений, выяснилось, что многие планеты двигаются вокруг Земли более чем странно. Они то движутся вперед, то начинают выписывать какие-то петли, двигаясь назад, а потом снова начинают своё движение вперёд. Древнегреческий ученый, Клавдий Птолемей, выпустил целое собрание из тринадцати книг, в котором он обобщал астрономические и математические знания древнегреческого мира.

Чтобы объяснить движение планет, Птолемеем рисовались специальные окружности, специальные сферы, количество которых доходило до нескольких десятков – настолько Птолемей не хотел отказываться от теории о том, что Земля лежит в центре Вселенной. Кстати, также нелепо Птолемеем объяснялось явление смены времени суток.

Однако смог отказаться от такой теории Николай Коперник. Он решил, что Солнце находится в центре Вселенной, и все планеты вращаются именно вокруг Солнца.

Конечно, сегодня, глупо говорить о том, что Солнце находится в центре Вселенной, но, тем не менее, Коперник оказался прав: наблюдаемые с Земли планеты действительно вращаются вокруг Солнца. Этим легко объяснялось непонятное ранее движение планет (поскольку все они двигались не вокруг Земли, а вокруг Солнца, и сама Земля – тоже вращалась вокруг Солнца). В системе Коперника все стало гораздо яснее – не надо было придумывать никаких многочисленных сфер и окружностей, которые так усердно рисовал Птолемей в своих небесных картах.

Ранее говорилось, изменение скорости или направления движения тел может быть вызвано только силой.

Лишь в XVII веке Робертом Гуком впервые было высказано предположение о том, что Земля притягивается к Солнцу, и именно этим объясняется характер её движения.

Таким образом, получалось, что движение планет обеспечивается Солнцем, а точнее силой взаимодействия между планетами и Солнцем. Чуть позднее Исаак Ньютон предположил, что раз сила направлена в сторону изменения скорости, то это значит, что именно Солнце заставляет двигаться другие планеты, поскольку планеты обращаются вокруг него. Именно таким образом появились первые знания о явлении тяготения. Итак, явление всемирного тяготения – это явление взаимного притяжения между всеми телами во Вселенной. То есть, не только между Солнцем и планетами существует тяготение, но и между самими планетами тоже. Не только Земля притягивает к себе все тела, находящиеся на ней, но и сами тела притягиваются друг к другу. Правда, это притяжение очень незначительно, по сравнению с земным притяжением, поэтому, притяжение между другими телами не заметно.

Исаак Ньютон в одной из своих работ сформулировал закон всемирного тяготения, о котором подробно будет говориться позже. Ньютон строго доказал, что притяжение между телами тем больше, чем больше массы этих тел. Также, притяжение между телами тем меньше, чем больше расстояние между этими телами. Именно исходя из этого закона, можно себе представить, насколько незначительно притяжение тел на Земле друг к другу, по сравнению с притяжением между этими телами и Землёй.

Аналогично, если альпинист поднимется на высокую гору, то сила тяжести, действующая на него, станет немного меньше, чем сила тяжести, действовавшая на альпиниста у подножья горы.

Итак, сила тяжести прямо пропорциональна массе тела.

Коэффициентом пропорциональности в этой зависимости является, так называемый, коэффициент g. Коэффициент g равен

g = 9,8 Н/кг

То есть, на тело, масса которого равна 1/9,8 кг, действует сила тяжести F_тяж в 1 Н.

Надо сказать, что сила тяжести на других планетах может сильно отличаться, поскольку каждая планета имеет свой собственный коэффициент g. Например, на Луне коэффициент g = 1,6 Н/кг, что примерно в шесть раз меньше, чем на Земле.

На Меркурии коэффициент g = 3,7 Н/кг. Меркурий – это наиболее близкая и наименьшая из основных планет Солнечной системы. Масса этой планеты почти в 19 раз меньше массы Земли. А вот самая большая планета Солнечной системы – Юпитер, в 317 раз массивнее Земли. Там коэффициент g ≈ 25 Н/кг/ Этот коэффициент зависит от размеров и массы небесного тела.

Вообще изучение Солнечной системы, да и космического пространства в целом очень важно для понимания процессов, происходящих на Земле.

Задача 1. Найдите силу тяжести, действующую на тело, масса которого составляет 20 кг. Какова будет сила тяжести, действующая на это же тело на Луне?

Задача 2. Определите, какая сила тяжести будет больше: сила тяжести, действующая на тело массой 300 г на Юпитере или сила тяжести, действующая на тело массой 700 г, на Земле?

Основные выводы:

– Явление всемирного тяготения – это явление взаимного притяжения между всеми телами во Вселенной.

– Сила притяжения между двумя телами зависит от массы этих тел и от расстояния между ними.

– Сила тяжести прямо пропорциональна массе тела

– g – коэффициент пропорциональности, который на Земле равен

Читайте также: