Закон всемирного тяготения

Содержание

Содержание……………………………………………………………………………………………………….1

Основная задача динамики………………………………………………………………………………2

Сила……………………………………………………………………………………………………………………3

Масса…………………………………………………………………………………………………………………4

Законы Ньютона………………………………………………………………………………………………..5

Законы всемирного тяготения………………………………………………………………………….6

Сила тяжести……………………………………………………………………………………………………..7

Литература…………………………………………………………………………………………………………8


 

Литература

 

http://artyom-719.narod.ru/32dinamika.htm

http://fb.ru/article/146845/formula-silyi-sila---formula-fizika

http://elhow.ru/ucheba/fizika/fizicheskie-ponjatija/chto-takoe-massa

http://shpargalka.kz/fizika/zakon-nutona

http://ibrain.kz/fizika/sila-tyazhesti

http://shpargalka.kz/fizika/zakon-vsemir-tyaga

 


 

Основная задача динамики

Прямая задача динамики: по заданным силам определить характер движения тела.

Обратная задача динамики: по заданному характеру движения определить действующие на тело силы.

Также динамикой нередко называют, применительно к другим областям физики (например, к теории поля), ту часть рассматриваемой теории, которая более или менее прямо аналогична динамике в механике, противопоставляясь обычно кинематике (к кинематике в таких теориях обычно относят, например, соотношения, получающиеся из преобразований величин при смене системы отсчета).

Иногда слово динамика применяется в физике и не в описанном смысле, а в более общелитературном: для обозначения просто процессов, развивающихся во времени, зависимости от времени каких-то величин, не обязательно имея в виду конкретный механизм или причину этой зависимости.

 

Сила

Сила является мерой любого действия: воздействия, противодействия и взаимодействия. Когда говорят “движущая сила“ или “ускоряющая сила“, то речь идет о мере воздействия, имея в виду, что потенциал окружающей среды больше, чем потенциал системы. Сила инерции является мерой противодействия инертности системы. Таким образом, когда говорят о движущей силе, то подразумевается не сила, а разность сил воздействия и противодействия. К сожалению, это уточнение не всегда принимается во внимание.

Cила тяготения в гравидинамике, кулоновская сила и магнитная сила в электродинамике являются мерами взаимодействия заряженных систем в силовых полях, то есть разностями потенциалов поля, а не разностями потенциалов системы и среды. При изменении положения системы в поле сила может быть расценена и как мера противодействия поля. Определяющие уравнения (уравнения связи) для сил воздействия в механике и термодинамике и для сил взаимодействия в электродинамике и гравидинамике различны, хотя их размерности и единицы одинаковы. Это лишний раз подчеркивает тот факт, что физическое содержание величины определяется не размерностью, а уравнением связи.

В СИ силу F определяют из второго закона Ньютона F = ma, и поэтому ее размерность равна LMT-2, а единица равна 1 Н (ньютон) = 1 м кг с-2. Однако сила F – всего лишь один из вариантов разности потенциалов Р между системой и окружающей средой. Согласно уравнению состояния в термодинамике сила должна определяться по уравнению:

F = (A/dx) eF , ( 1 )

где А работа расширения системы; dx = dV/dS, dV изменение объёма системы; dS элементарная площадка, на которую действует сила; eF орт направления движения, параллельный орту силы. Анализ размерностей уравнения (1) показывает, что размерность силы в системе размерностей ELAСT равна EL-1, а единица равна 1 Н = 1 Дж м-1. Таким образом, признание энергии основной физической величиной приводит к естественно воспринимаемым размерности и единице силы.

 

 

Масса

В переводе с греческого языка “масса” означает “кусок теста”. В своем основном значении, которое мы употребляем чаще всего, слово подразумевает одну из главных величин в физике. Изначально данная физическая величина обозначала количество вещества в объекте. До девятнадцатого столетия считалось, что вес и инертность физического объекта зависели именно от нее.

На сегодняшний день представления значительно изменились, и количество вещества не является синонимом массы, которая теперь связывается с такими понятиями, как импульс и энергия. Вам будет полезна также наша статья по теме Как найти массу вещества.

Слово имеет и другие значения. Например, массой называют также смесь для приготовления чего-либо (шоколадная масса). Кроме того, в разговорной речи можно часто встретить такое определение слова, как большое количество. К примеру, говорят “масса людей” или “масса продуктов.

 

Законы Ньютона

Первый закон Ньютона: существуют системы отсчета, в которых любое изолированное не подвергающееся действию внешних сил тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Такие системы отсчета называются инерциальными.
Первый закон Ньютона часто называют законом инерции, поскольку движение, не поддерживаемое никаким воздействием, — это движение по инерции. При формулировке закона инерции И. Ньютон опирался на труды Г. Галилея, который первым понял ошибочность утверждения, что тело, на которое ничто не действует, может только покоиться. Галилей показал, что такое тело может либо покоиться, либо двигаться с постоянной скоростью.
Второй закон Ньютона: под действием силы F тело массой т приобретает такое ускорение а, что произведение массы на ускорение будет равно действующей силе, т. е.

 

(1)
ma = F.

Второй закон Ньютона показывает, что причиной изменения скорости тела является действие на него окружающих тел.

Формула второго закона ньютона:

 


где Ар — изменение импульса тела за время At, вызванное действием силы F. Формула (1) справедлива лишь в том случае, когда масса тела т не изменяется, в то время как формула (2) верна всегда. Видно, что при т = const формула (2) обращается в формулу (1):

 


Учитывая принцип суперпозиции сил (равнодействующая нескольких сил равна их векторной сумме), второй закон Ньютона можно записать в виде:
ma = F1 + ... + Fn.

Третий закон Ньютона: при взаимодействии двух тел силы, с которыми они действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны, по направлению, т. е.
F12 = - F21
Силы, о которых идет речь в третьем законе Ньютона, приложены к разным телам, но всегда имеют одну природу.
Примерами таких пар сил могут служить: силы гравитационного взаимодействия двух тел; вес тела и сила реакции опоры; кулоновские силы и др.
Являясь основой классической механики, законы Ньютона описывают взаимодействия макроскопических тел, участвующих в нерелятивистских движениях (их скорости много меньше скорости света). При этом тела рассматриваются как материальные точки, а движение описывается относительно инерциальных систем отсчета.

 

Закон всемирного тяготения

 

В 1682 году И. Ньютон открыл закон всемирного тяготения: все тела во Вселенное притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними т. е.

F=G m1m2/r2

Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной,

Формула

G=6,67 * 10-11 H*m2/кг2
Взаимное притяжение свойственно всем телам во Вселенной, такое взаимодействие называют гравитационным.
С помощью закона всемирного тяготения можно описать множество природных явлений: приливы и отливы на Земле, движения естественных и искусственных тел как в Солнечной системе, так и за ее пределами и др.
Сила, с которой тела притягиваются к Земле вследствие гравитационного взаимодействия, называется силой тяжести. Согласно закону всемирного тяготения

Форума

Fтяж=G mM/R2 Или F=mg

где g — ускорение свободного падения, R — расстояние от центра Земли до тела, М — масса Земли, т — масса тела.
Движение тела под действием только силы тяжести называют свободным падением. Свободное падение происходит с ускорением g, которое, как показано выше, не зависит от массы тела. Вблизи поверхности Земли g = 9,8 м/с2, по мере удаления от Земли эта величина убывает.
Весом тела называют силу, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. Вес тела Р, в отличие от силы тяжести, приложен не к данному телу, а к его опоре или подвесу.
В случае свободного падения вес тела равен нулю (это состояние невесомости), поскольку само тело и его опора движутся с одинаковым ускорением g. Несмотря на то что в состоянии невесомости вес тела равен нулю, на него продолжает действовать сила тяжести, которая не равна нулю.
Если опора неподвижна и горизонтальна или движется равномерно и прямолинейно, то вес тела равен силе тяжести: Р = mg.

 

Сила тяжести

действующая на любую материальную частицу, находящуюсявблизи земной поверхности, сила Р, определяемая как геометрическая сумма силы притяжения Земли F ицентробежной (переносной) силы инерции Q учитывающей эффект суточного вращения Земли (см.рис.).Направление С. т. является направлением вертикали в данной точке земной поверхности, аперпендикулярная к ней плоскость — горизонтальной плоскостью; углы и определяют соответственногеоцентрическую и астрономическую широты (См. Широта).

Величина Q = mh2 (где т масса частицы, h её расстояние от земной оси, — угловая скоростьвращения Земли) ввиду малости 2 очень мала по сравнению с F; поэтому С. т. мало отличается от силыпритяжения. При перемещении вдоль поверхности Земли от полюса к экватору значение С. т. несколькоубывает вследствие возрастания Q и несферичности Земли: на экваторе С. т. примерно на 0,5% меньше, чемна полюсе. Разность между углами ( и тоже невелика (наибольшая около 11' при = 45°). Под действием С.т. частица получает ускорение g = Р/т, называется ускорением силы тяжести, которое изменяется с широтойтак же, как С. т.

Во всех точках области, размеры которой малы по сравнению с радиусом Земли, С. т. можно считатьравными и параллельными друг другу, т. е. образующими однородное Силовое поле. В этом полепотенциальная энергия частицы П = Pz, где z — координата частицы, отсчитываемая по вертикали вверх отнекоторого начального уровня, а при перемещении частицы из положения, где z = z1, в положение, где z = z2,работа С. т. А = P (z1 — z2) и не зависит от траектории и закона движения частицы. Действие С. т.существенно влияет почти на все явления и процессы, происходящие на Земле как в природе (включаяживую), так и в технике. См. также Гравиметрия.

С. М. Тарг.