24995

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость

Шпаргалка

Физика

Вес тела. Вес тела перегрузки. Исаак Ньютон выдвинул предположение что между любыми телами в природе существуют силы взаимного притяжения. гравитационная постоянная равна силе с которой притягиваются два тела по 1 кг на расстоянии 1 м.

Русский

2013-08-09

52.5 KB

47 чел.

Билет№4

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость

План ответа

1. Силы гравитации. 2. Закон всемирного тяготения. 3. Физический смысл гравитационной постоянной. 4. Сила тяжести. 5. Вес тела, перегрузки. 6. Невесомость.

Исаак Ньютон выдвинул предположение, что между любыми телами в природе существуют силы взаимного притяжения. Эти силы называют силами гравитации, или силами всемирного тяготения. Сила всемирного тяготения проявляется в Космосе, Солнечной системе и на Земле. Ньютон обобщил законы движения небесных тел и выяснил, что F = G(m1*m2)/R2,  где G коэффициент пропорциональности, называется гравитационной постоянной. Численное значение гравитационной постоянной опытным путем определил Кавендиш, измеряя силу взаимодействия между свинцовыми шарами. В результате закон всемирного тяготения звучит так: между любыми материальными точками существует сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними, действующая по линии, соединяющей эти точки.

Физический смысл гравитационной постоянной вытекает из закона всемирного тяготения. Если m1 = m2 = 1 кг, R = 1 м, то G = F, т. е. гравитационная постоянная равна силе, с которой притягиваются два тела по 1 кг на расстоянии 1 м. Численное значение: G = 6,67 • 10-11 Н • м2/кг2. Силы всемирного тяготения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми они становятся при больших массах (или хотя бы масса одного из тел велика). Закон же всемирного тяготения выполняется только для материальных точек и шаров (в этом случае за расстояние принимается расстояние между центрами шаров).

Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести. Под действием этой силы все тела приобретают ускорение свободного падения. В соответствии со вторым законом Ньютона g = fт/m, следовательно, fт = mg. Сила тяжести всегда направлена к центру Земли. В зависимости от высоты h над поверхностью Земли и географической широты положения тела ускорение свободного падения приобретает различные значения. На поверхности Земли и в средних широтах ускорение свободного падения равно 9,831 м/с2.

В технике и быту широко используется понятие веса тела. Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате гравитационного притяжения к планете (рис. 5). Вес тела обозначается Р. Единица измерения веса — 1 Н. Так как вес равен силе, с которой тело действует на опору, то в соответствии с третьим законом Ньютона по величине вес тела равен силе реакции опоры. Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо найти, чему равна сила реакции опоры.

Рассмотрим случай, когда тело вместе с опорой не движется. В этом случае сила реакции опоры, а следовательно, и вес тела равен силе тяжести (рис. 6):р = N = mg.

В случае движения тела вертикально вверх вместе с опорой с ускорением, по второму закону Ньютона, можно записать mg + N = та (рис. 7, а).

В проекции на ось OX: -mg + N = та, отсюда N = m(g + а).

                                  

Следовательно, при движении вертикально вверх с ускорением вес тела увеличивается и находится по формуле Р = m(g + а).

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегрузкой. Действие перегрузки испытывают на себе космонавты как при взлете космической ракеты, так и при торможении корабля при входе в плотные слои атмосферы. Испытывают перегрузки и летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, и водители автомобилей при резком торможении.

Если тело движется Вниз по вертикали, то с помощью аналогичных рассуждений получаем mg +

+N = та; mg -N = та; N = m(g -а); Р = m(g - а), т. е. вес при движении по вертикали с ускорением будет меньше силы тяжести.

Если тело свободно падает, в этом случае Р = (g - g)m = 0.

Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью. Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения независимо от направления и значения скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении реактивных двигателей на космический корабль действует только сила всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, поэтому в корабле наблюдается состояние невесомости.


Рис. 5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70126. Итоговые запросы. Агрегатные функции 68 KB
  Среднее арифметическое значений выражения для всех записей в группе countвыражение Количество записей в группе для которых значение выражения отлично от NULL mxвыражение Максимальное значение выражения в группе minвыражение Минимальное значение выражения в группе...
70127. Анализ кинематики металлорежущих станков 1.02 MB
  Приводы со ступенчатым регулированием выполняют в виде зубчатых коробок передач обеспечивающих получение определенного ряда значений частоты вращения или подач Приводы используют для обеспечения движений в станках.
70128. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ЗАНУЛЕНИЯ 1.82 MB
  Оценить эффективность системы зануления в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника. Оценить эффективность системы зануления в сети с повторным заземлением нулевого защитного проводника.
70129. Визначення коефіцієнту відновлення та часу співудару пружних куль 52.5 KB
  Мета: визначити коефіцієнт відновлення і часу співудару у випадку пружного центрального удару куль. Прилади та обладнання: джерело постійного струму, електор магніти з фіксаторами, вимірювач напруги, дві кульки підвішені на струмопровідних нитках.
70130. Создание и администрирование учетных записей пользователей и групп 126.5 KB
  Цели работы: научиться создавать, изменять удалять учетные записи и группы; научиться задавать и изменять пароли; научиться добавлять учетные записи в группы. Задание 1. Создайте доменную учетную запись декана: имеет доступ ко всем ресурсам сети, может осуществлять вход на любой компьютер.
70131. УКРАЇНСЬКА НАРОДНА ВИШИВКА У СУЧАСНОМУ МОДЕЛЮВАННІ, ТВОРЧА РОЗРОБКА І ЗАМАЛЮВАННЯ ОРНАМЕНТІВ ДЛЯ ТЕХНІК ГЛАДІ ТА ХРЕСТИКА 304 KB
  Слово орнамент в перекладі з латині означає прикраса Люди завжди намагалися прикрасити свій побут зробити його святковим нарядним радісним тому речі які їх оточували вони здавна покривали різними орнаментами. Вся різноманітність орнаментальних форм підпорядковується математичним законам...
70134. Прості цикли в Паскалі. Сума нескінченного ряду 102 KB
  Постановка завдання: Обчислити суму нескінченного ряду з заданою точністю. Визначити кількість членів, необхідних для досягнення заданої точності. Створити два типи програм за допомогою різних операторів циклу.