Закон всемирного тяготения – фундаментальный закон природы, согласно которому все предметы притягиваются между собой. Это проявление гравитационного взаимодействия. Если хотите узнать о гравитации больше – читайте наш отдельный материал.
На своем телеграм-канале мы ежедневно отбираем полезную и интересную информацию. Подписывайтесь!
Закон всемирного тяготения: формулировка, примеры
Все тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.
Примеры действия закона всемирного тяготения:
- яблоко, летящее на голову Ньютона;
- движение небесных тел;
- свет, поглощаемый черной дырой.
Закон всемирного тяготения был сформулирован Ньютоном в 1682 году. Размышляя над законами движения планет, которые ранее были открыты Кеплером, Ньютон хотел узнать, какие силы действуют на небесные тела и заставляют их двигаться определенным образом.
Вопросы на закон всемирного тяготения
Вопрос 1. Если все предметы притягиваются, то почему Луна не падает на Землю, Земля не падает на Солнце и т.д.?
Ответ. Все дело в скорости движения небесных тел. Луна движется вокруг Земли со скоростью равной примерно 1 км/с. Этой скорости недостаточно, чтобы покинуть орбиту, и достаточно, чтобы Луна не упала на Землю. Можно сказать, что Луна падает на Землю, но это падение никогда не заканчивается.
Вопрос 2. Что из этих величин является фундаментальной физической константой: гравитационная постоянная G или ускорение свободного падения g?
Ответ. Гравитационная постоянная G является одинаковой для всех тел в природе и в любой точке Вселенной. Ее значение:
Ускорение свободного падения g в пределах Земли варьируется в зависимости от координат и высоты подъема тела над поверхностью. На других планетах значение g будет совершенно иным, так как оно зависит от массы и размеров небесного тела.
Вопрос 3. Как развивалась теория тяготения после Ньютона и до наших дней?
Ответ. Классическая теория тяготения Ньютона господствовала в физике на протяжении более чем двух веков. В 1915 году Эйнштейн показал, что она является частным случаем общей теории относительности.
Вопрос 4. Что такое первая и вторая космические скорости?
Ответ. Первая космическая скорость – скорость, с которой спутник должен двигаться вокруг Земли или другого космического объекта, чтобы оставаться на орбите и не падать. Для Земли значение первой космической скорости равно 7,91 км/с.
Вторая космическая скорость – скорость, необходимая для того, чтобы покинуть орбиту небесного тела. Значение: 11,2 км/с.
Вопрос 5. С гравитационной постоянной разобрались. Ну а что такое гравитационная неустойчивость?
Ответ. Гравитационная неустойчивость – флуктуации (возмущения, небольшие отклонения) плотности и скорости вещества в пространстве под действием сил тяготения. Гравитационная неустойчивость является причиной возникновения галактик, звезд и звездных скоплений.
Кстати! Для наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.
Задачи на закон всемирного тяготения с решениями
Хотите узнать, как решать задачи на закон всемирного тяготения? Вот памятка по решению любых задач и отдельная статья про задачи на движение тел под действием силы тяжести.
Задача №1. Применение закона всемирного тяготения
Условие
Два одинаковых шара притягиваются друг к другу с силой 6,67*10^-5 Ньютона. Масса каждого шара равна 20 тонн. Найдите расстояние между шарами.
Решение
По закону всемирного тяготения
Ответ: 20 метров.
Задача №2. Расчет ускорения свободного падения на Марсе
Условие
Каково ускорение свободного падения на Марсе?
Решение
Сначала по справочнику найдем значения массы и радиуса Марса:
По закону всемирного тяготения для тела массы m на Марсе:
Сократим m и получим формулу для ускорения свободного падения:
Ответ: 3,72 метра на секунду в квадрате.
Задача №3. Нахождение первой космической скорости на поверхности Луны
Условие
Какова первая космическая скорость на поверхности Луны?
Решение
Первая космическая скорость у поверхности планеты находится по формуле:
Также из этой задачи можно найти ускорение свободного падения на Луне. Оно равно 1,61 м/с2.
Ответ: 1,7 км/с.
Задача №4. Изменение ускорения свободного падения с четом высоты
Условие
Воздушный шар поднимается на высоту 6 километров. Как изменится ускорение свободного падения на этой высоте?
Решение
Запишем закон всемирного тяготения сначала для поверхности Земли, а потом для высоты h. Обозначим ускорение свободного падения на уровне моря как g нулевое.
Ответ: Ускорение свободного падения уменьшится на 0,02 м/с2.
Задача №5. Применение закона всемирного тяготения
Условие
Определите, какая из сил притяжения больше: сила между Землей и Луной или сила между Луной и Солнцем
Решение
Чтобы понять, какая сила больше, нужно их сравнить.
Учитывая, что расстояние между Землей и Луной гораздо меньше, чем расстояние межу Землей и Солнцем, вместо расстояния между Луной и Солнцем можно взять расстояние Земля-Солнце.
Ответ: сила притяжения между Луной и Солнцем примерно в два раза больше.
Нужна помощь в решении задач и других заданий? Обращайтесь в профессиональный студенческий сервис.
