Гравитационное взаимодействие. Закон всемирного тяготения
Гравитационное взаимодействие
Гравитационное взаимодействие — это взаимное притяжение тел, обладающих массой.
Особенности:
-
существует между всеми телами
-
всегда является притяжением
-
действует на расстоянии
-
не требует соприкосновения тел
Даже два небольших предмета притягиваются друг к другу, но эта сила очень мала и обычно незаметна.
Закон всемирного тяготения
Формулировка:
Любые два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
где:
-
F — сила притяжения
-
m₁ и m₂ — массы тел
-
r — расстояние между центрами тел
-
G — гравитационная постоянная
Чертёж взаимодействия тел
● m1 ● m2
→ F F ←
-
Силы направлены навстречу друг другу
-
Они равны по модулю (по третьему закону Ньютона)
Зависимость силы от расстояния
Гравитационная сила уменьшается с увеличением расстояния:
-
если расстояние увеличить в 2 раза → сила уменьшится в 4 раза
-
если увеличить в 3 раза → сила уменьшится в 9 раз
Это называется закон обратных квадратов.
Сила тяжести как частный случай
Когда одно из тел — Земля, гравитационная сила называется силой тяжести:
где:
-
g ≈ 9,8 м/с²
Примеры гравитационного взаимодействия
-
падение тел на Землю
-
движение Луны вокруг Земли
-
вращение планет вокруг Солнца
-
движение искусственных спутников
Космическое значение
Гравитация играет ключевую роль во Вселенной:
-
формирует звёзды и планеты
-
удерживает галактики
-
управляет движением небесных тел
Без гравитации не существовало бы планетных систем.
Практическое применение
-
расчёт орбит спутников
-
запуск ракет
-
навигация
-
астрономические наблюдения
Вопросы для самопроверки
-
Что называется гравитационным взаимодействием?
-
Сформулируйте закон всемирного тяготения.
-
От чего зависит сила притяжения?
-
Как записывается формула закона?
-
Что обозначает гравитационная постоянная?
-
Как изменяется сила при увеличении расстояния?
-
Почему силы между телами равны?
-
Приведите примеры гравитационного взаимодействия.
-
Чем сила тяжести отличается от гравитационной силы?
Итог
Гравитационное взаимодействие — это универсальное притяжение всех тел во Вселенной.
-
Описывается законом Ньютона
-
Зависит от масс и расстояния
-
Подчиняется закону обратных квадратов
Этот закон помогает объяснить как движение тел на Земле, так и процессы во Вселенной.
Гравитационное взаимодействие
1. Два тела и силы притяжения
● m1 ● m2
↑ F1 ↑ F2
| |
| |
| |
←──────────────→
Силы равны и противоположны
-
Силы равны по величине
-
Направлены навстречу друг другу
2. Закон всемирного тяготения
F = G * (m1 * m2) / r²
-
F — сила притяжения
-
m1, m2 — массы тел
-
r — расстояние между центрами
-
G — гравитационная постоянная
3. Сила и расстояние
Расстояние r → 2r
Сила F → F/4
Чем дальше тела друг от друга, тем слабее сила
4. Частный случай: сила тяжести
● тело
↓ Fтяж
──────────────
Земля
-
F = m * g
-
g ≈ 9,8 м/с²
-
Направлена вниз
5. Падение яблока
● яблоко
↓
Земля
-
Земля притягивает яблоко
-
Яблоко ускоряется вниз
6. Обобщение
• Все тела притягиваются друг к другу
• Сила зависит от масс и расстояния
• Увеличение массы → больше сила
• Увеличение расстояния → сила уменьшается (1/r²)