Тема. Закон всемирного тяготения. Гравитационные силы
20.11.2014
Урок 19 (10 класс)
Тема. Закон всемирного тяготения. Гравитационные силы.
Явление тяготения. Гравитационная сила
Сегодняшний урок – это начало изучения вопросов, связанных с силами в природе. И первой в ряду этих сил стоит, конечно же, сила, которая обеспечивает движение небесных тел. То есть сила, которая правит мирами, как говорили в позапрошлом веке. Так вот, обращаю ваше внимание, что тема сегодняшнего урока – это «Явление тяготения и гравитационная сила». Давайте рассмотрим следующий немаловажный, наверное, исторический факт. Дело все в том, что, как вы понимаете, людей интересовали не только движения тел на Земле, но и, конечно же, интересовал вопрос движения планет. Начиная со времен Галилея, когда был изобретен телескоп, люди наблюдали за небесными телами. Фиксировали их положения на небесной сфере, на небосводе. И тем самым получали результаты того, как планеты, звезды перемещаются по небу. По небесной сфере. Это привело к тому, что накопилось достаточно большое количество наблюдаемых фактов, которые говорили о том, что какие-то очень интересные происходят движения планет. У них есть почему-то прямое движение, потом попятное движение, и вообще планеты на небосводе почему-то описывают очень непонятные петли, то есть планета сначала идет вперед, наблюдается прямое движение планеты, затем планета возвращается обратно, и все время такое движение повторяется. Надо отметить, впервые Роберт Гук сопоставил движение планет с действующими силами. Он догадался, что именно Солнце притягивает к себе все планеты. Что движение планет обеспечивается именно Солнцем.
Силы взаимодействия между планетами и между планетами и Солнцем стали называть гравитационными. От слова «гравио», что в переводе с латинского обозначает тяжесть. Вот что мы теперь подразумеваем под гравитационными силами. Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной, способность притягиваться друг к другу стали называть всемирным тяготением. А само явление стали называть гравитацией.
Итак мы можем сказать, что Исаак Ньютон в своей работе, которую он опубликовал 1698 году, совершенно четко показал, что между планетами существует взаимодействие. Это взаимодействие осуществляется особым полем, которое стали называть гравитационным полем. У этого поля есть некоторые особенности. Самая главная и самая интересная особенность, что это поле является всепроникающим. Дело все в том, что от электрического поля мы можем защититься, у нас есть возможность поставить барьер действию этого поля. От магнитного поля мы тоже можем защититься, у нас тоже есть такая возможность, а вот от гравитационного поля мы защититься не можем. То есть каждый раз, когда мы ставим на пути гравитационного поля какой-либо барьер, то, соответственно, мы ощущаем действие этого поля и за этим барьером. То есть это поле всепроникающее. И еще одна очень важная особенность. Можно отметить тот факт, что гравитационное взаимодействие зависит от массы тела. Причем чем масса больше, тем и гравитационное взаимодействие будет больше, оно будет более интенсивным.
И так какие же выводы нам можно сделать по поводу гравитационного взаимодействия? Как Ньютон пришел вот к этому выводу? Необходимо отметить тот факт, что уже во времена Ньютона, и мы уже об этом говорили, было известно значение ускорения свободного падения. То есть мы знаем, что все тела, которые находятся вблизи поверхности Земли, взаимодействуют с Землей, притягиваются к Земле, и движение это прямолинейное равноускоренное, при свободном падении ускорение – величина постоянная (9,81 м/с2). Сравнив это ускорение свободного падения с ускорением Луны, а к этому времени расчеты движения Луны вокруг Земли были достаточно хорошо изучены и известны. И можно было определить ускорение Луны относительно Земли. Сравнивая эти две величины, ускорение свободного падения и ускорение Луны, Ньютон заметил одну очень интересную вещь. Оказывается, ускорение, которое имеет Луна относительно Земли, в 3600 раз меньше, чем ускорение свободного падения. В то же самое время расстояние от центра Земли до Луны и от цента Земли до ее поверхности, то есть радиус Земли, отличаются в 60 раз. Вот эти 2 цифры, эти два соотношения и привели в итоге к открытию всемирного тяготения. Закона всемирного тяготения. То есть получается, что расстояние в квадрате. Если мы увидим, что 3600 раз – отличие ускорений, а расстояние отличается 60 раз. Значит, получается, что обратно пропорционально квадрату расстояния. 60,3600 – это 602. Вот где кроется открытие закона всемирного тяготения.
Можно лишь догадываться о волнении, охватившем Ньютона, когда он пришел к великому результату: одна и та же причина вызывает явления поразительно широкого диапазона - от падения брошенного камня на Землю до движения огромных космических тел. Ньютон нашел эту причину и смог точно выразить ее в виде одной формулы - закона всемирного тяготения.
Закон всемирного тяготения
Великий закон Всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном.
Ученому было всего 23 года!
