Сила тяжести
О чем эта статья:
Сила: что это за величина
В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или тормозит, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причиной любого действия или взаимодействия является сила.
Сила — это физическая векторная величина, которую воздействует на данное тело со стороны других тел.
Она измеряется в Ньютонах — это единица измерения названа в честь Исаака Ньютона.
Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.
Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В данном случае результат выражается в направлении движения.
Сила 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 = GMm/R2
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 м3 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 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.
Приливы и отливы существуют благодаря Закону Всемирного тяготения. В этом видео я рассказываю, что общего у приливов и прыщей
Несколько лет назад ученые открыли такое явление, как гравитационные волны — но это не тоже самое, что гравитация:
—>Сила тяжести
Сила тяжести — сила, с которой Земля притягивает все тела.
Сила тяжести
F = mg
F — сила тяжести [Н]
m — масса тела [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с2
На первый взгляд сила тяжести очень похожа на вес тела. Действительно, в состоянии покоя на поверхности Земли формулы силы тяжести и веса идентичны. Но разница все-таки есть, давайте разбираться.
Эта формула и правда аналогична силе тяжести. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, 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. Вес зависит также от ускорения, с которым движутся тело или опора.
Например, в лифте вес тела зависит от того, куда и с каким ускорением движется тело. 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 этой планете притягивается. Тогда мы можем даже приравнять эти силы и выразить формулу для ускорения свободного падения.
F = mg
F = GMm/R2
Приравниваем правые части:
mg = GMm/R2
Делим на массу левую и правую части:
g = GM/R2
Это и будет формула ускорения свободного падения. Ускорение свободного падения для каждой планеты уникально, эта формула нужна.
Формула для ускорения свободного падения
g = GM/R2
F — сила тяготения [Н]
M — масса планеты [кг]
R — расстояние между телами [м]
G — гравитационная постоянная
G = 6.67 × 10-11 м3 кг-1 с-2
А теперь задачка
Определить силу тяжести, действующую на тело массой 80 кг.
Решение:
Не смотря на кажущуюся простоту, тут есть над чем подумать.Вроде бы просто нужно взять формулу F = mg, подставить числа и дело в шляпе.
Да, но есть один нюанс: в значении ускорения свободного падения для Земли очень много знаков после запятой. В школе обычно дают то же значения, что мы указывали выше: g = 9,8 м/с2.
В экзаменах ОГЭ и ЕГЭ в справочных данных дают g = 10 м/с2.
Ответ: 800 Н.
Учимся летать
В серии книг Дугласа Адамса «Автостопом по Галактике» говорится, что летать — это просто промахиваться мимо Земли. Если ты промахнулся мимо Земли и достиг первой космической скорости 7,9 км/с, то ты стал искусственным спутником Земли.
Искусственный спутник Земли — космический летательный аппарат, который вращается вокруг Земли по геоцентрической орбите. Чтобы у него так получалось, аппарат должен иметь начальную скорость, равную или большую первой космической скорости.
Кстати, есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это скорость, которая нужна, чтобы корабль стал искусственным спутником Солнца, а третья — чтобы вылетел за пределы солнечной системы.
Подробнее о возможностях полетов и невесомости читайте в нашей статье про вес тела.
Источник
Способ измерения тяготения и устройство его реализации
Использование: в различных областях науки и техники и, в частности в космологии. Сущность изобретения: предлагаемый способ измерения тяготения и устройство его реализации позволяет полно и достоверно определить силы взаимодействия гравитирующих объектов и сделать вывод, что силы тяготения не зависят от массы гравитирующих объектов и абсолютного времени, а зависят от местоположения гравитирующих объектов относительно друг друга и относительного времени перемещения объектов, что существенно расширяет познания физической картины мира. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике, и может быть использовано в различных областях науки и техники и, в частности в космологии.
Тяготение, гравитация, гравитационное воздействие между любыми видами материи и если это воздействие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света), то справедлив закон всемирного тяготения И. Ньютона. В общем случае тяготение описывается созданной А. Эйнштейном общей теорией относительности.
Гравитационная постоянная — коэффициент пропорциональности в формуле, описывающей закон всемирного тяготения И.Ньютона, 
где F — сила, с которой точечные массы m1 и m2, находящиеся на расстоянии r друг от друга, взаимопритягиваются. Численное значение и размерность гравитационной постоянной — зависит от выбора единиц массы, длины и времени.
Гравитационную постоянную G, имеющую размерность [L] 3 [M] -1 [T] -2 , где масса — M, длина — L и время — T выражены в единицах Международной системы единицы (СИ) иногда называют кавендишевой гравитационной постоянной в честь англ. ученого Г. Кавендиша, который в 1798 г. впервые в лабораторном эксперименте с крутильными весами определил значение G.
Значение гравитационной постоянной, включенное Международным астрономическим союзом (МАС) в систему астрономических постоянных (САП) 1976 г., которым продолжают пользоваться, получено в 1942 г. П. Хейлом и П. Хржановским (США).
Эйнштейнова гравитационная постоянная 
, используется в теоретической физике, связана с кавендишевой гравитационной постоянной соотношением: = 8
G/c 2 . Как в теории тяготения И. Ньютона, так и в общей теории относительности (ОТО) А. Эйнштейна гравитационная постоянная рассматривается как универсальная константа природы, не изменяющаяся в пространстве и времени и не зависит от физических и химических свойств среды и гравитирующих масс.
Цель изобретения — полное и достоверное определение сил взаимодействия гравитирующих объектов.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство реализации способа измерения тяготения введены блоки измерения угла места обнаружения объектов, блока вычитания, суммирования и деления, блок отображения результатов измерения.
На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства измерения тяготения, содержащая первый объект 1, второй объект 2 и третий объект 3, выход которого соединен с первыми входами блоков измерения угла места обнаружения первого 4 и второго 5 объектов, вторые входы которых соединены, соответственно, с выходами первого 1 и второго 2 объектов. Выходы блоков измерения угла места обнаружения первого 4 и второго 5 объектов соединены с входами блока суммирования (блока вычисления величины относительной единицы измерения расстояния) 6 и с входами блока вычитания (блока вычисления величины относительной единицы измерения времени) 7. Выходы блока суммирования 6 и блока вычитания 7 соединены с входами первого блока деления (блока вычисления численного значения относительного расстояния между объектами) 8 и со входами второго блока деления (блока вычисления численного значения относительного времени перемещения объектов) 9. Выходы первого 8 и второго 9 блоков деления соединены с входами четвертого блока деления (блока вычисления численного значения относительного импульса силы тяготения) 10, выход которого соединен с первым входом четвертого блока деления (блока вычисления численного значения относительной силы тяготения) 11. Второй вход четвертого блока деления 11 соединен с выходом второго блока деления 9, выход которого соединен также с первым входом блока отображения результатов измерения 12, второй, третий и четвертый входы которого соединены с выходами, соответственно, первого 8, третьего 10 и четвертого 11 блоков деления.
Быстрый прогресс в освоении космоса, все настойчивее стимулирует перестройку нашего сознания, учит адекватно понимать место человечества его небольшой планеты в открывшемся для познания мира.
Как не раз подчеркивал Д.И. Менделеев, что наука начинается с тех пор, как начинают измерять. А физика — это не математика, и не логика, более того понимание физики не приходит в результате только умственных упражнений. Поэтому для углубленного познания материального мира становится необходимость введения относительных величин и единиц их измерения, определяемых зависимо друг от друга, в отличии от абсолютных (основных) величин и единиц их измерения: Вычисляют величину относительной единицы измерения расстояния как сумму измеряемых углов места обнаружения объектов 
Lотн= 
10 ум+ 20 ум (1) 1. Вычисляют численное значение относительного расстояния между объектами как отношение разности измеряемых углов места обнаружения объектов к величине относительной единицы измерения расстояния: 
3. Вычисляют величину относительной единицы измерения времени как разность измеряемых углов места обнаружения объектов Tотн= 10 ум— 20 ум (3)
4. Вычисляют численное значение относительного времени перемещения объектов к величине относительной единицы измерения времени 
5. Вычисляют численное значение относительного импульса силы тяготения как отношение численного значения относительного расстояния между объектами к численному значению относительного времени перемещения объектов
P тяг отн = Lотн:Tотн= Lотн:L -1 отн= L 2 отн (5),
6. Вычисляют численное значение относительной силы тяготения как отношение численного значения относительного расстояния импульса силы тяготения к численному значению относительного времени перемещения объектов:
F тяг отн = P тяг отн :Tотн= L 2 отн: L -1 отн= L 3 отн (6).
Таким образом, полно и достоверно определяются силы взаимодействия гравитирующих объектов.
Библиографические данные:
1. Измерения в промышленности /ред. П. Профоса. Кн. 1, М.: Металлургия, 1990, с. 14 — 20, 108 — 118, 169, 386, 389, 409.
2. Физика космоса: маленькая энциклопедия, М.: Сов. энциклопедия, 1986, с. 90, 210 — 218.
3. Дж. Наркликар Неистовая Вселенная, М.: Мир, 1985, с. 27 — 53.
4. Физический энциклопедический словарь, М.: Сов. энциклопедия, 1983, с. 772 — 775, 217 — 218.
1. Способ измерения тяготения, заключающийся в том, что измеряют гравитационную постоянную с помощью крутильных весов и последующим вычислением силы тяготения, используя известную зависимость всемирного закона тяготения И. Ньютона, отличающийся тем, что вычисляют величину относительной единицы измерения расстояния как сумму измеряемых углов места обнаружения гравитирующих объектов, вычисляют численное значение относительного расстояния между объектами как отношение разности измеряемых углов места обнаружения объектов к величине относительной единицы измерения расстояния, вычисляют величину относительной единицы измерения времени как разность измеряемых углов места обнаружения объектов, вычисляют численное значение относительного времени перемещения объектов как отношение суммы измеряемых углов места обнаружения объектов к величине относительной единицы измерения времени, вычисляют численное значение относительного импульса силы тяготения как отношение численного значения относительного расстояния между объектами к численному значению относительного времени перемещения объектов, вычисляют численное значение относительной силы тяготения как отношение численного значения относительного импульса силы тяготения к численному значению относительного времени перемещения объектов.
2. Устройство измерения тяготения, содержащее первый объект, второй объект и третий объект, выход которого соединен с первыми входами блоков измерения угла места обнаружения первого и второго объектов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго объектов, блок отображения результатов измерения, отличающееся тем, что выходы блоков измерения угла места обнаружения первого и второго объектов соединены с входами блоков суммирования и вычитания, выходы которых соединены с входами первого и второго блоков деления, выходы которых соединены с входами третьего блока деления, выход которого соединен с первым входом четвертого блока деления, второй вход которого соединен с выходом второго блока деления, выход которого соединен также с первым входом блока отображения результатов измерения, второй, третий и четвертый входы которого соединены с выходами соответственно первого, третьего и четвертого блоков деления.
Источник
