Параграф 15 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

Закон всемирного тяготения

Определение закона всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения гласит, что между любыми двумя телами во Вселенной действуют силы притяжения. Эта сила прямо пропорциональна произведению масс тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Этот закон объясняет не только взаимодействие тел на Земле, но и движение планет, Лун и других небесных тел. Формулировка закона была предложена Исааком Ньютоном в 1687 году и легла в основу многих физических теорий. Закон всемирного тяготения универсален и действует для любых объектов, обладающих массой.

Формула закона и её применение

Основная формула закона всемирного тяготения записывается как ​​, где F — сила притяжения, m_1​ и m_2 — массы взаимодействующих тел, r — расстояние между их центрами, а G — гравитационная постоянная, равная ​. Значение G было экспериментально определено Генри Кавендишем в 1798 году. Эта формула даёт точные результаты при условии, что размеры тел малы по сравнению с расстоянием между ними или если одно из тел обладает значительно большей массой.

Границы применения формулы и исключения

Формула справедлива, если тела можно рассматривать как точечные массы или если одно тело значительно больше другого. В противном случае необходимо учитывать распределение массы и форму объектов. Например, если одно из тел — это планета или шар, то расстояние r берут от центра этого тела. Третий случай — когда тела имеют сложную структуру и форму, например, многослойные концентрические сферы. В таких ситуациях применяются более сложные методы расчёта для нахождения силы притяжения.

Применение закона к Земле и другим небесным телам

Для расчётов силы притяжения на поверхности Земли закон Ньютона упрощается, и радиус Земли принимается за расстояние между телами. Это позволяет определить силу притяжения на поверхности и ускорение свободного падения. Влияние Земли на окружающие её тела, включая Луну и искусственные спутники, также подчиняется этому закону. Таким образом, закон всемирного тяготения объясняет устойчивость орбит планет и спутников.

Проявления закона в реальной жизни

Примером действия закона всемирного тяготения является свободное падение объектов на Земле. Ускорение, с которым падают тела, вызвано силой притяжения Земли. Эта сила притягивает все предметы с одинаковой по модулю силой, что наблюдается в экспериментах Галилея. Закон также объясняет явление приливов и отливов на Земле, вызванное взаимодействием с Луной. Это универсальное свойство действует на всех уровнях, от микрочастиц до звёздных систем, определяя структуру и движение Вселенной.