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

9562. Способы подачи голоса (Атака звука) 26.5 KB
  Способы подачи голоса (Атака звука). Большое значение для качества голоса имеет способ его подачи - атака звука. Различают три вида атаки: твердую, мягкую и придыхательную. Твердая атака - голосовая щель плотно замыкается перед началом звука...
9563. Интонация как сложное акустическое явление 14.5 KB
  Интонация как сложное акустическое явление Интонация – сложное явление. Она включает в себя четыре акустических компонента: тон голоса, интенсивность или силу звучания, его длительность и тембр. Тон голоса - высота гласных, сонорных и звон...
9564. Логическая пауза и логическое ударение 17.55 KB
  Логическая пауза и логическое ударение. Каждое предложение звучащей речи делится по смыслу на части, состоящие из нескольких слов или даже из одного слова. Такие смысловые группы внутри предложения называются речевыми тактами, или синтагмами (речевы...
9565. Национальная Экономика 74 KB
  Национальная Экономика. Национальная Экономика- это сложная взаимосвязанная система, охватывающая весь социально- экономический комплекс страны на региональном и национальном уровнях. Для характеристики национальной экономики используется функ...
9566. Макроэкономическое равновесие. Совокупный спрос и факторы его определяющие 68.5 KB
  Макроэкономическое равновесие. Совокупный спрос и факторы его определяющие. Совокупный спрос представляет собой сумму всех расходов на конечные товары и услуги, произведенные в экономике. Отражает связь между объемом совокупного выпуска, на который...
9567. Макроэкономическое равновесие 69 KB
  Макроэкономическое равновесие. Модель АВ-АS. Графически макроэкономическое равновесие будет означать смещение кривых АD и АS и пересечение их в некой точки. На этом графике представлены 3 варианта возможного макроэкономического равновесия, т.е. тако...
9568. Экономический цикл и его фазы 66.5 KB
  Экономический цикл и его фазы. Любая система, в том числе и экономическая, склонна к повторению одних и тех же явлений. Глубинные экономические процессы развиваются по спирали, капитал стремится к постоянному расширению производства, преодолев...
9569. Рынок труда. Спрос и предложение труда. Формы безработицы и её уровень. Закон Оукена 69.5 KB
  Рынок труда. Спрос и предложение труда. Формы безработицы и её уровень. Закон Оукена. Рынок труда - это рынок ресурсов труда, как товара, равновесная цена и количество которого определяются взаимодействием спроса и предложения. Агенты рынка в л...
9570. Инфляция. Виды инфляции 75.5 KB
  Инфляция. Виды инфляции. Инфляция - это устойчивая тенденция к повышению среднего уровня цен, сопровождающая обесценивание денежных единиц. Существенность инфляции является своим родом дисбаланс между совокупностью спроса и предложения в сторон...