Презентация на тему: Гравитационные силы

Законы Ньютона позволяют решать различные практически важные задачи, касающиеся взаимодействия и движения тел. К выводу о существовании сил всемирного тяготения пришел Ньютон в результате изучения движения Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца. 900igr.net

Силы в природе Четыре типа сил 1. Гравитационные 2. Электромагнитные 3. Сильные (ядерные) 4. Слабые

Сравнение сил Ядерные силы – самые мощные в природе. Электромагнитные взаимодействия в 100 раз слабее ядерных сил. Гравитационные взаимодействия слабее ядерных в 1040 раз. Слабые взаимодействия слабее ядерных в 10-16 раз.

В механике мы имеем дело с тремя силами Сила тяготения Сила трения Сила упругости

В 1667 году Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. G = 6,67 10-11 - Гравитационная постоянная

Закон тяготения сформулирован для материальных точек в вакууме. Он также справедлив для однородных тел, имеющих шарообразную форму.

Силы гравитационного взаимодействия направлены вдоль линии, соединяющей центры масс. Такого рода силы называются центральными.

Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения к Земле. Согласно закону всемирного тяготения: , где m – масса тела; М – масса Земли; M = 5,98 1024 кг R – радиус Земли; R = 6 370 км h – высота тела над поверхностью Земли.

Земля сообщает всем телам у поверхности одно и то же ускорение g = 9,8 м/с2 Земля действует на тела с некоторой силой, называемой силой тяжести, пропорциональной массе тела

Согласно 2- му закону Ньютона F = ma, но в нашем случае F = Fт = mg. Тогда, учитывая предыдущую формулу: Покажем, что ускорение свободного падения g не зависит от массы тела.

Найдем модуль ускорения свободного падения на поверхности Земли (h = 0). Из формулы видно, что ускорение свободного падения не зависит от массы тела. Оно уменьшается при подъеме тела над поверхностью Земли. Если высота h над поверхностью Земли не превышает 100 км, то при расчетах, допускающих погрешность 1,5%, этой высотой можно пренебречь по сравнению с радиусом Земли.

mg = G m М (R + h)2

Ускорение свободного падения зависит от географической широты. Земля сплюснута у полюсов. Экваториальный радиус Земли больше полярного на 21 км. g больше на полюсах, чем на экваторе. Из-за вращения Земли вокруг своей оси g во всех местах, кроме экватора и полюсов, не направлено точно к центру Земли.

Расчет первой космической скорости Вычислим скорость, которую надо сообщить телу, чтобы оно стало искусственным спутником Земли. В этом случае тело движется по приблизительно круговой орбите вокруг Земли на некоторой высоте h над Землей. Будем считать, что на тело действует только одна гравитационная сила, направленная к центру Земли (сопротивлением воздуха пренебрегаем).

Гравитационная сила сообщает спутнику центростремительное ускорение. По 2-му закону Ньютона:

Решаем систему уравнений:

Если сопротивление воздуха не учитывать, то тело с такой скоростью, заданной ему в горизонтальном направлении, перпендикулярно радиусу планеты, становится спутником Земли. Скорость спутника зависит от высоты полета над Землей h и не зависит от его массы m .

Величины, необходимые для решения задач. G = 6,67 10-11 Масса Земли M = 5,98 1024 кг Радиус Земли R = 6 370 км Гравитационная постоянная Ускорение свободного падения g = 9,8 м / c2

Часто бывает очень сложно определить действующие на тело силы. Поэтому для решения многих задач используют еще одну важнейшую физическую величину – импульс тела, о котором мы будем говорить на следующем уроке.