32739

Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле и его характеристики. Потенциал поля. Связь между потенциалом и напряжённостью поля. Космические скорости

Доклад

Физика

Потенциал поля. Связь между потенциалом и напряжённостью поля. В виде формулы это записывается так: F=Gm1m2 r2 где G гравитационная константа определяемая экспериментально 667 × 10–11 Нм2 кг2 ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ поле тяготения один из видов поля физического посредством которого осуществляется гравитационное взаимодействие притяжение тел. Об интенсивности гравитационного поля очевидно можно судить по величине силы действующей в данной точке на тело с массой равной единице.

Русский

2013-09-05

42.5 KB

47 чел.

14.Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле и его характеристики. Потенциал поля. Связь между потенциалом и напряжённостью поля. Космические скорости.

Закон всемирного тяготения был открыт англичанином И. Ньютоном в 1666г. Закон звучит следующим образом: сила гравитационного притяжения двух материальных точек прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В виде формулы это записывается так: F=G*m1*m2/r2  где G — гравитационная константа, определяемая экспериментально 6,67 × 10–11 Н·м2/кг2

ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ (поле тяготения), один из видов поля физического, посредством которого осуществляется гравитационное взаимодействие (притяжение) тел.

Гравитационное взаимодействие осуществляется через гравитационное поле. Всякое тело изменяет свойства окружающего его пространства — создает в нем гравитационное поле. Это поле проявляет себя в том, что помещенное в него другое тело оказывается под действием силы. Об «интенсивности» гравитационного поля, очевидно, можно судить по величине силы, действующей в данной точке на тело с массой, равной единице. В соответствии с этим величину называют Напряженностью гравитационного поля.

G=F/m

Величину  φ=U/m’ называют потенциалом гравитационного поля. В этой формуле U есть потенциальная энергия, которой обладает материальная точка массы m’ в данной точке поля.

Потенциал – скалярная величина, поэтому пользоваться и вычислять φ проще, чем .

Формулу можно использовать для установления единиц потенциала: за единицу φ принимают потенциал в такой точке поля, для перемещения в которую из бесконечности единичного положительного заряда необходимо совершить работу равную единице.

В физике часто используется единица энергии и работы, называемая электрон - вольт (эВ) – это работа, совершенная силами поля над зарядом, равным заряду электрона при прохождении им разности потенциалов 1 В.

Первая космическая скорость

Для осуществления равномерного движения по окружности радиуса r его горизонтально направленная скорость должна иметь такое значение v, при котором центростремительное ускорение равно ускорению свободного падения

(1).
Из (1) следует:
(2).
Скорость V, при которой тело может двигаться по круговой орбите вокруг Земли, называется первой космической скоростью.
Из формулы (2) для значения r, равного радиусу Земли, r = 6371 км, первая космическая скорость равна

V = 7.9*10
3 м/с
При начальной скорости меньше 7,9 км/с тело, брошенное горизонтально, пролетев некоторое расстояние, упадет на поверхность Земли. При скорости 7,9 км/с в отсутствии воздуха оно будет двигаться вокруг Земли по окружности, став ее искусственным спутником.
Вторая космическая скорость
При небольшом превышении первой космической скорости орбита спутника будет эллиптической, а при достижении скорости 11,2 км/с превращается в параболу, ветви которой уходят в бесконечность.
Скорость, при которой тело способно преодолеть действия сил притяжения небесного тела и удалиться от него на бесконечно далекое расстояние, называется второй космической скоростью.
Из формулы (2) следует, что для вычисления первой космической скорости на расстоянии r от любого небесного тела, звезды или планеты, нужно знать ускорения a свободного падения на этом расстоянии от центра масс небесного тела. Небесное тело массой M действует на другое тело массой m на расстоянии r силой всемирного тяготения F.
Следовательно, ускорение свободного падения тела на этом расстоянии равно
(3).

Из (2) и (3) первая космическая скорость V на расстоянии r от центра небесного тела массой M равна:

(4).
Формула (4) позволяет вычислять массы небесных тел, вокруг которых обращаются другие небесные тела под действием сил всемирного тяготения.
Массу M Солнца можно найти по известным значениям скорости V движениям Земли по ее орбите и радиусу r земной орбиты:


Скорость V движения Земли по орбите можно найти, зная радиус r земной орбиты и период Т ее обращения вокруг Солнца:

Для вычисления массы Солнца получаем формулу:
(5).
Выразим период обращения Земли вокруг Солнца в единицах СИ:

T = 1 год = 3.16*10
7 с
Подставим числовые значения величин, найдем массу Солнца:
M = 2*10
30 к
Из формулы (5) следует, что для всех спутников, обращающихся по круговым орбитам вокруг одной планеты, или для всех планет, обращающихся вокруг одной звезды, отношение квадратов периодов обращения к кубам радиусов орбит является величиной одинаковой
(6).
Равенство (6) выполняется и в случае движения спутников или планет по эллиптическим орбитам, если использовать как r большие полуоси эллипсов.
Третий закон Кеплера
Факт, что квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей их эллиптических орбит, был открыт Иоганном Кеплером и называется третьим законом Кеплера:
(7).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

77428. Общее собрание ООО и его компетенция. Подготовка, порядок созыва и проведения общего собрания ООО. Принятие решения на собрании 26.26 KB
  32 закона об обществах с ограниченной ответственностью. Компетенция общего собрания участников общества определяется уставом общества в соответствии с настоящим Федеральным законом. К компетенции общего собрания участников общества относятся: 1 определение основных направлений деятельности общества а также принятие решения об участии в ассоциациях и других объединениях коммерческих организаций; 2 изменение устава общества в том числе изменение размера уставного капитала общества; 3 утратил силу; 4 образование исполнительных органов...
77429. Доля общества в уставном капитале 39.5 KB
  Но в законе есть случаи когда общество вправе или обязано приобрести долю: Устав общества может предусматривать необходимость получения согласия остальных участников на отчуждение доли или ее части третьим лицам; либо запрет на отчуждение доли третьим лицам а участник общества отказался приобретать долю или ее часть или не дает согласие на отчуждение доли третьему лицу. В этом случае общество обязано приобрести по требованию участника общества принадлежащую ему долю либо ее часть. Если общее собрание участников общества принимает решение...
77430. Порядок формирования и правовой режим имущества общества с ограниченной ответственностью. Вклады участников в имущество общества, а не в уставный капитал общества 16.18 KB
  Вклады участников в имущество общества а не в уставный капитал общества. Судьба долей уставного капитала при внесении вклада в имущество общества. Формируется на первоначальном этапе при учреждении общества.
77431. Права и обязанности участников ООО (имущественные и неимущественные права) 18.64 KB
  В зависимости от вида участия членов ООО в деятельности общества их права разделяются на имущественные и неимущественные. К числу неимущественных прав участников ООО в соответствии с ГК РФ и Законом об ООО относятся: право на участие в управлении обществом; право на получение информации о деятельности общества; право на ознакомление с документацией общества в том числе с бухгалтерскими книгами; право требовать проведения аудиторской проверки; право принимать участие в распределении прибыли.Включение последнего права участников ООО в...
77432. Право участника общества с ограниченной ответственностью на продажу доли в уставном капитале общества и его реализация 30.84 KB
  Преимущественное право покупки доли участников общества с ограниченной ответственностью и его реализация. Форма сделки направленной на продажу доли. Отчуждение участником общества своей доли ее части третьим лицам допускается если иное не предусмотрено уставом общества.
77433. Право участника общества с ограниченной ответственностью требовать признания за ним права на долю 14.38 KB
  Если доля или часть доли в уставном капитале общества возмездно приобретена у лица которое не имело права ее отчуждать о чем приобретатель не знал и не мог знать лицо утратившее долю или часть доли вправе требовать признания за ним права на данные долю или часть доли в уставном капитале общества с одновременным лишением права на данные долю или часть доли добросовестного приобретателя при условии что данные доля или часть доли были утрачены в результате противоправных действий третьих лиц или иным путем помимо воли лица утратившего долю...
77434. Договор об осуществлении прав участников общества с ограниченной ответственностью и акционерные соглашения 16.14 KB
  Предметом акционерного соглашения не могут быть обязательства стороны акционерного соглашения голосовать согласно указаниям органов управления общества в отношении акций которого заключено данное соглашение. Акционерное соглашение должно быть заключено в отношении всех акций принадлежащих стороне акционерного соглашения. Договор заключенный стороной акционерного соглашения в нарушение акционерного соглашения может быть признан судом недействительным по иску заинтересованной стороны акционерного соглашения только в случаях если будет...
77435. Обжалование решений органов управления в АО и ООО. Форма и основания ответственности исполнительных органов и членов совета директоров в ООО и АО 14.77 KB
  Участнику общества предоставляется право обжаловать решения органов управления принятые с нарушением Закона устава или решения нарушающие права и интересы участников. Закон предусматривает возможность оставить решение в силе даже при доказательности нарушений при следующих условиях: голосование лица подавшего заявление не могло повлиять на результаты голосования допущенные нарушения не являются существенными оспариваемым решением участнику общества не причинены убытки. Ответственность членов совета директоров наблюдательного...
77436. Порядок совершения сделки с заинтересованными лицами 31 KB
  Решение об одобрении сделки принимается общим собранием участников большинством голосов от общего числа голосов участников общества незаинтересованных в совершении такой сделки т. Если сделка не получила одобрения она может быть признана недействительно по иску общества или его участника При наличии одного из следующих обстоятельств: Голосование участника общества незаинтересованного в совершении сделки и обратившегося с иском о признании сделки недействительной в случае если бы он принимал участие в голосовании но его голос бы не...