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

51 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

85184. Советско-польская война 1919-1920 гг. и ее итоги 28.77 KB
  Кроме того большевики чувствовали себя в Беларуси очень не надежно. В самой Беларуси были недовольны властью и паднимали восстания. Восточная Беларусь была для поляков разменной монетой которую они готовились передать большевикам за их согласие отказаться от Западной Беларуси. Этот договор только подтвердила предыдущую договоренность России и Польши о разделе между собой Беларуси и Украины.
85185. Общественно-политическое развитие БССР в 1920-1930 гг. Политические репрессии 28.76 KB
  Политические репрессии.полит. Формально лидеры профсоюзных организаций выбирались на собраниях фактически назначались партийными комитетами и проводили политику партии.
85186. Новая экономическая политика, ее сущность и значение для развития хозяйства БССР 26.41 KB
  Ответом на эти вопросы стала новая экономическая политика НЭП. НЭП это система экономических социальных политических и культурных мер направленных на внедрение рыночных отношений в народном хозяйстве. В первые годы НЭПа практиковалось натуральная и денежная оплата труда. В сфере с х нэп проявилась в следующем: 1 Вместо продразвёрстки был введен продналог который был в два раза меньше.
85187. БССР в годы первых пятилеток. Форсированная индустриализация и принудительная коллективизация 26.78 KB
  Дальнейшее развитие металло-обрабатывающей химической торфяной и др. отраслей развитие энергетики и увеличение мощностей электростанций. Предусматривалось развитие лёгкой и продовольственной промышл.
85188. Духовная и культурная жизнь БССР в 1920-1930гг.: достижения и противоречия 25.66 KB
  Культуры вылученне белорусов на партыйую советскую профсоюзную и общественную работу перевод делопроизводства государственного партийного профессионального и кооперативного аппаратов на белорусский язык. Центральная место в мероприятиях в белорусизации отводилось проблеме языка так как в республике язык выполняла очень мизерны объем соц. Преобладала русский язык. При этом официально было заявлено что на территории БССР признаются равноправными языки белорусский русский еврейский и польский.
85189. Западная Беларусь в составе Польши 27.1 KB
  Было введено принятое в Польше административно-тер деление, созданы 4 воеводства: Виленское, Полесское, Новогрудское, Белостокское. Эти воеводства делились на 29 поветов аповеты на гимны.
85190. Начало второй мировой войны. Вхождение Западной Беларуси с состав БССР 26.28 KB
  Вхождение Западной Беларуси с состав БССР. Беларуси принял декларацию об установлении советской власти на всей освобожденной территории i высказался за вхождение в состав БССР. Приняты законы о включении Западной Беларуси в состав СССР i воссоединение с БССР. Единогласно делегаты высказались и за вхождение в БССР.
85191. Начало Великой Отечественной войны. Ход военных действий на советско-германском фронте в 1941-1942 годах 27.92 KB
  Для войны против СССР Гитлер сосредоточил подавляющую часть своих сухопутных сил. Однако основной причиной такого огромного успеха немцев в первые недели войны является то что Красная армия сама готовилась к наступлению. Сталин прекрасно понимал что войны с Германией не избежать но он не думал что Гитлер нарушит пакт МолотоваРибентропа о ненападении.
85192. Фашистский оккупационный режим на территории БССР 26.93 KB
  К концу августа 1941 г гитлеровцы оккупировали всю территорию Бел. На захваченной территории гитлеровцы установили оккупационный режим- систему политических, идеологических, экономических, и военных мер направленных на ликвидацию существующего общественного и гос. строя, грабёж нац. богатства, уничтожение населения