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 × 1011 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

53 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

18918. Социальные функции массовой коммуникации. Структурно-функциональный подход к анализу массовой коммуникации 36.5 KB
  Социальные функции массовой коммуникации. Структурнофункциональный подход к анализу массовой коммуникации Конецкая Социология коммуникации Изучение МК как социального явления возникло в 20ые годы ХХ века ее проблемы рассматривались в контексте общей социоло...
18919. Семиологический подход к анализу массовой коммуникации. Знак. Типы знаков. Информативно-целевой анализ текста 29.5 KB
  Семиологический подход к анализу массовой коммуникации. Знак. Типы знаков. Информативноцелевой анализ текста Лена если про семиологический подход к МК и про знаки есть отправь мне pls. Метод информативноцелевого анализа текстов СМК был разработан Т.М. Дридзе в ра
18920. Сущность и типология политической культуры. Виды политического участия 53 KB
  Сущность и типология политической культуры. Виды политического участия. Содержание понятия политическая культура обычно включает весь исторический опыт память социальных общностей и отдельных индивидов в сфере политики их ориентации и навыки влияющие на поли...
18921. Государственная служба как открытая система. «Электронное правительство» 27.5 KB
  Государственная служба как открытая система. Электронное правительство Государственная служба жизнеспособна только в условиях тесного взаимодействия с другими управляемыми системами. Открытость системы управления обеспечивается высокой степенью адапти
18922. Облака тегов для параллельной фильтрации данных 429.5 KB
  В работе рассматривается метафора визуализации и взаимодействия – контекстное облако тегов, предназначенная для эффективной интерпретации результатов поиска в Интернете. Данная метафора построена на основание формальной модели, включающей два основных утверждения...
18923. Психологические механизмы и методы влияния на аудиторию 98.5 KB
  Психологические механизмы и методы влияния на аудиторию 1.Психоаналитические подходы используют бессознательное в целях манипуляции сознанием потребителя. Одним из главных мотивов рекламы стало отождествление товара услуги с подсознательными сексуальными мот
18924. Web –сайт, как технология связей с общественностью 40.5 KB
  Web сайт как технология связей с общественностью. Несколько лет назад Интернет был новинкой и вызывал повышенные эмоции. В те времена когда только немногие организации действовали в online добиться успеха здесь было намного легче поскольку сайты вызывали интерес новиз
18925. Использование виэуального и вербального ресурсов в подготовке ПР-сообщения 44.5 KB
  Использование виэуального и вербального ресурсов в подготовке ПРсообщения Важный инструмент ПР совершенствование коммуникационных потоков. Необходим тщательный анализ аудитории и ее реакций. С аудиторией следует говорить преимущественно на ее языке постепенно...
18926. ПР-тексты и журналистские материалы: сходства и различия 34 KB
  ПРтексты и журналистские материалы: сходства и различия Предметом отображения PRтекста могут быть событие процесс ситуация отражающие деятельность базисного субъекта PR а также персона. Основные цели PRтекста информирование и создание а иногад и поддержание о