Львів
C
» » Закон всесвітнього тяжіння. Приклади сили тяжіння в повсякденному житті і в космосі

Закон всесвітнього тяжіння. Приклади сили тяжіння в повсякденному житті і в космосі

При вивченні шкільного курсу фізики важливою темою розділу механіки є Закон всесвітнього тяжіння. В даній статті розглянемо докладніше, що він собою являє, і з допомогою якої математичної формули описується, а також наведемо приклади сили тяжіння в повсякденному житті людини і космічних масштабах.

Хто відкрив Закон всесвітнього тяжіння

Перш ніж наводити приклади сили всесвітнього тяжіння, розповімо коротко, кому приписують її відкриття. З давніх часів люди спостерігали за зірками і планетами і знали, що вони рухаються по певних траєкторіях. Крім того, будь-яка людина, що не володіє спеціальними знаннями, розумів, що як би далеко і високо він не кидав камінь або інший предмет, той завжди падав на землю. Але жоден з людей навіть не здогадувався, що процесами на Землі і небесними тілами управляє один і той же природний закон.


Закон всесвітнього тяжіння. Приклади сили тяжіння в повсякденному житті і в космосі
У 1687 році сер Ісаак Ньютон опублікував наукову працю, в якій вперше виклав математичну формулювання Закону всесвітнього тяжіння. Звичайно ж, Ньютон не самостійно прийшов до цієї формулюванні, що визнавав особисто. Він використав деякі ідеї своїх сучасників (наприклад, існування оберненої пропорційності від квадрата відстані сили тяжіння між тілами), а також накопичений експериментальний досвід про траєкторіях руху планет (три закони Кеплера). Геній Ньютона проявив себе в тому, що проаналізувавши весь наявний досвід, вчений зміг його оформити у вигляді стрункої і практично придатною теорії.

Формула сили тяжіння

Закон всесвітнього тяжіння. Приклади сили тяжіння в повсякденному житті і в космосі
Коротко сформулювати Закон всесвітнього тяжіння можна так: між усіма тілами у Всесвіті існує сила тяжіння, яка обернено пропорційна квадрату відстані між їх центрами мас і прямо пропорційна добутку самих мас тел. Для двох тіл з масами m 1 і m 2 , які один від одного знаходяться на відстані r, досліджуваний закон запишеться у вигляді:


F = G*m 1 *m 2 /r 2 . Тут величина G - це постійна гравітації. Силу тяжіння можна розраховувати за цією формулою у всіх випадках, якщо відстані між тілами досить великі в порівнянні з їх розмірами. В іншому випадку, а також в умовах сильної гравітації поблизу масивних космічних об'єктів (нейтронних зірок, чорних дір) слід використовувати розроблену Ейнштейном теорії відносності. Остання розглядає гравітацію як результат викривлення простору-часу. У класичному ж законі Ньютона гравітація - це результат взаємодії тіл з деяким енергетичним полем, подібно електричному або магнітному полях.

Прояв сили тяжіння: приклади з повсякденного життя

По-перше, в якості таких прикладів можна назвати будь-які падіння тіл з деякої висоти. Наприклад, листа або знаменитого яблука з дерева, падіння каміння, крапель дощу, явища гірських обвалів і зсувів. У всіх цих випадках тіла прагнуть до центру нашої планети.
Закон всесвітнього тяжіння. Приклади сили тяжіння в повсякденному житті і в космосі
По-друге, коли вчитель просить учнів: "Приведіть приклади сили тяжіння", то їм також слід згадати про існування у всіх тіл ваги. Коли телефон лежить на столі або коли людина зважується на вагах, у цих випадках тіло тисне на опору. Вага тіла - це яскравий приклад прояву сили тяжіння, який спільно з реакцією опори утворює пару врівноважують один одного сил.
Якщо формулу з попереднього пункту використовувати для земних умов (підставити в неї масу планети і її радіус), то можна одержати такий вираз: F = m*g Саме його використовують при вирішенні завдань з силою тяжіння. Тут g - це прискорення, повідомили всім тілам незалежно від їх маси при вільному падінні. Якщо б не існувало опору повітря, то важкий камінь і легка пір'їнка падали б за один і той же час з однакової висоти.

Тяжіння у Всесвіті

Закон всесвітнього тяжіння. Приклади сили тяжіння в повсякденному житті і в космосі
Кожен знає, що Земля разом з іншими планетами обертається навколо Сонця. У свою чергу, Сонце, перебуваючи в одному з рукавів спіральної галактики Чумацький шлях, обертається разом із сотнями мільйонів зірок навколо її центру. Самі галактики також наближаються один до одного в так званих місцевих скупченнях. Якщо повернутися назад у масштабах, то слід згадати супутники, які обертаються навколо своїх планет, астероїди, які ці планети падають або пролітають поруч. Всі перераховані випадки можна згадати, якщо вчитель просить школярів: "Приведіть приклади сили тяжіння". Зазначимо, що в останні десятиліття питання головної сили в космічному масштабі поставлений під сумнів. В локальному космосі нею без сумніву є сила гравітації. Однак, розглядаючи питання на рівні галактики, в гру вступає інша, поки ще невідома сила, пов'язана з темною матерією. Остання виявляє себе у вигляді антигравітації.