Berat jasad ialah daya yang badan itu bertindak pada sokongan mendatar atau meregangkan ampaian menegak, dan daya ini dikenakan sama ada pada sokongan atau ampaian. Hukum Graviti Semua jasad menarik antara satu sama lain

Daya graviti atau sebaliknya daya graviti yang bertindak antara dua jasad:
- jarak jauh;
- tiada halangan untuk mereka;
- diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkan badan;
- sama saiz;
- bertentangan arah.

Interaksi graviti

Faktor perkadaran G dipanggil pemalar graviti.

Makna fizikal pemalar graviti:
pemalar graviti secara berangka sama dengan modulus daya graviti yang bertindak antara dua jasad titik seberat 1 kg setiap satu, terletak pada jarak 1 m antara satu sama lain

Syarat untuk kebolehgunaan undang-undang graviti sejagat

1. Saiz badan adalah lebih kecil daripada jarak antara mereka;

2. Kedua-dua jasad adalah sfera dan ia adalah homogen;

;

3. Satu badan adalah bola besar, dan satu lagi terletak berhampirannya

(planet Bumi dan jasad berhampiran permukaannya).

Tidak berkaitan.

Kesukarannya ialah daya graviti antara jasad jisim kecil adalah sangat kecil. Atas sebab inilah kita tidak perasan daya tarikan badan kita kepada objek sekeliling dan tarikan antara objek antara satu sama lain, walaupun daya graviti adalah yang paling universal dari semua daya di alam semula jadi. Dua orang dengan jisim 60 kg pada jarak 1 m antara satu sama lain ditarik dengan daya hanya kira-kira 10 -9 N. Oleh itu, untuk mengukur pemalar graviti, eksperimen yang agak halus diperlukan.
Interaksi graviti nyata nyata apabila jasad jisim besar berinteraksi.
Oleh kerana, sebagai contoh, Bumi bertindak ke atas Bulan dengan daya yang berkadar dengan jisim Bulan, maka Bulan, mengikut undang-undang ketiga Newton, mesti bertindak di Bumi dengan daya yang sama. Selain itu, daya ini mestilah berkadar dengan jisim Bumi. Jika daya graviti adalah benar-benar sejagat, maka dari sisi jasad tertentu suatu daya mesti bertindak pada mana-mana jasad lain yang berkadar dengan jisim jasad lain ini. Akibatnya, daya graviti sejagat mestilah berkadar dengan hasil jisim badan yang berinteraksi.

Contoh interaksi graviti

Tarikan dari Bulan menyebabkan pasang surut air di Bumi, jisim besar yang naik di lautan dan laut dua kali sehari hingga ketinggian beberapa meter. Setiap 24 jam dan 50 minit, Bulan menyebabkan pasang surut bukan sahaja di lautan, tetapi juga di kerak bumi dan atmosfera. Di bawah pengaruh daya pasang surut, litosfera terbentang kira-kira setengah meter.

Kesimpulan

• Dalam astronomi, undang-undang graviti sejagat adalah asas, berdasarkan parameter pergerakan objek angkasa dikira dan jisimnya ditentukan.
• Permulaan pasang surut air laut dan lautan diramalkan.
• Trajektori penerbangan peluru dan peluru berpandu ditentukan, deposit bijih berat diterokai
• Salah satu manifestasi graviti sejagat ialah tindakan graviti

Kerja rumah.

1. E.V. Korshak, A.I. Lyashenko, V.F. Savchenko. Fizik. Gred 10, "Kejadian", 2010. Baca §19 (hlm.63-66).

2. Selesaikan masalah No. 1, 2 latihan 10 (ms 66).

3. Selesaikan tugas ujian:

1. Apakah daya yang menyebabkan Bumi dan planet lain bergerak mengelilingi Matahari? Pilih pernyataan yang betul.

A. Daya inersia. B. Daya sentripetal. B. Daya graviti.

Dari pelajaran fizik sekolah kita tahu bahawa semua badan menarik antara satu sama lain. Tapi kenapa? Mengapa kita berjalan dengan tenang di Bumi bulat, tanpa rasa takut untuk terbang darinya? Mengapakah planet-planet sistem suria tidak meninggalkan bintangnya? Mengapa Bulan begitu menumpukan kepada Bumi selama berjuta-juta tahun dan akan menumpukan padanya untuk jumlah masa yang sama?
Mengapa segala-galanya di dunia tertarik antara satu sama lain?

Jawapannya mudah dan kompleks pada masa yang sama. Kita tidak terbang dari planet kita kerana tarikan graviti. Mari melompat sedikit dan kami pasti akan kembali. Di Bumi, kita tidak boleh terapung dalam graviti sifar, seperti di angkasa. Kami disambungkan kepadanya oleh daya graviti. Malah terdapat formula yang menggambarkan interaksi sedemikian. Hampir semua orang mengenali mereka. Tetapi di manakah terletaknya kesukaran?
Kesukarannya ialah sifat interaksi graviti masih tidak jelas. Fikiran terbaik manusia masih memeningkan otak mereka tentang misteri medan graviti. Walau bagaimanapun, tanpa pengetahuan ini, saintis boleh mengira dengan mudah orbit di mana planet bergerak; mencipta kapal angkasa yang mampu mengatasi graviti dan terbang ke planet lain dalam sistem suria. Alam mendedahkan rahsianya perlahan-lahan. Dan manusia belum cukup umur untuk mengetahui segala-galanya secara mutlak. Dan itu mungkin bukan perkara yang buruk. Lagipun, berapa banyak perkara menarik yang akan kita pelajari pada masa hadapan! Berapa banyak penemuan yang akan kita buat!
Setiap badan mencipta medan graviti di sekelilingnya, yang menjadi semakin lemah dengan jarak. Pada masa yang sama, daya tarikan bergantung kepada jisim. Semakin berat badan, semakin kuat medan graviti yang diagihkan olehnya. Mari kita pertimbangkan ini menggunakan contoh sistem planet kita. Badan terbesar di dalamnya ialah Matahari. Itulah sebabnya semua planet berputar di sekelilingnya. Mereka tidak bergerak mengelilingi Bumi kerana jisimnya jauh lebih kecil daripada Matahari.
Contoh lain ialah planet kita dan satelit semula jadinya. Kami berjalan di atas Bumi dengan gaya berjalan yang tegas. Tetapi pada Bulan keadaannya berbeza. Untuk berjalan lebih kurang yakin di atas tanah bulan, kita perlu memakai but plumbum yang berat supaya tidak melompat terlalu jauh. Semua ini dijelaskan oleh fakta bahawa Bumi jauh lebih berat daripada bintang malam utama.
Terdapat dua kuantiti utama yang mencirikan keupayaan graviti jasad. Satu dipanggil kekuatan medan graviti, yang lain dipanggil potensi graviti. Terdapat perbezaan asas di antara mereka. Kedua-dua kuantiti meningkat sama dengan peningkatan jisim badan, tetapi berkurangan secara berbeza dengan jarak. Ketegangan berkurangan mengikut kadar kuasa dua jarak, dan potensi berkurangan mengikut kadar jarak, tanpa sebarang kuasa dua. Selain itu, tegangan ialah kuantiti yang mempunyai arah, iaitu vektor. Dan potensi ialah skalar, iaitu hanya nombor.
Ketegangan juga dipanggil medan graviti. Magnitud medan ialah daya yang bertindak ke atas jasad seberat satu kilogram, iaitu daya unit. Dan potensi graviti adalah kerja yang mesti dilakukan pada badan seberat satu kilogram untuk mengeluarkannya dari medan graviti.

Di tengah-tengah planet kita medan graviti adalah sifar. Ini kerana medan yang dicipta oleh bahagian Bumi yang berlainan akan membatalkan satu sama lain di tengah. Ternyata ada ketiadaan berat di sana. Lagipun, ketiadaan medan graviti dengan tepat bermakna bahawa di tempat ini badan tidak mempunyai berat. Sekiranya terdapat rongga di tengah-tengah Bumi, dan entah bagaimana kita dapat menemui diri kita di dalamnya, kita akan terapung di sana seolah-olah di angkasa lepas.
Tetapi potensi graviti di pusat Bumi bukanlah sifar. Lebih-lebih lagi, ia mempunyai kepentingan terbesar di sana. Potensi graviti pada asasnya adalah kerja. Dan ia memerlukan banyak kerja untuk membawa badan dari teras planet ke permukaannya. Potensi dari bahagian dunia yang berlainan di tengah hanya menjumlahkan dan tidak memusnahkan satu sama lain, seperti halnya dengan vektor medan graviti. Dan perbezaan potensi graviti di tengah-tengah Bumi dan di permukaannya adalah kerja yang perlu dilakukan untuk membebaskan jasad dari teras planet ke luar. Nilai ini bukan kecil. Mendaki keluar dari pusat Bumi ke permukaannya adalah seperti mendaki gunung tertinggi di dunia, Everest, lima ratus kali. Untuk terbang keluar dari teras bumi, anda perlu memecut hingga lapan kilometer sesaat. Ini tepatnya halaju melarikan diri pertama - kelajuan yang diperlukan untuk roket untuk mengatasi graviti dan memasuki orbit Bumi rendah. Magnitud potensi graviti di tengah-tengah Bumi dan di permukaannya sangat berbeza.

Sir Isaac Newton, setelah dipukul di kepala dengan epal, menyimpulkan hukum graviti universal, yang menyatakan:

Mana-mana dua jasad tertarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil darab jisim jasad itu dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya:

F = (Gm 1 m 2)/R 2, di mana

m1, m2- jisim badan
R- jarak antara pusat badan
G = 6.67 10 -11 Nm 2 /kg- malar

Mari kita tentukan pecutan jatuh bebas di permukaan bumi:

F g = m jasad g = (Gm jasad m Bumi)/R 2

R (jejari Bumi) = 6.38 10 6 m
m Bumi = 5.97 10 24 kg

m jasad g = (Gm jasad m Bumi)/R 2 atau g = (Gm Earth)/R 2

Sila ambil perhatian bahawa pecutan akibat graviti tidak bergantung pada jisim badan!

g = 6.67 10 -11 5.97 10 24 /(6.38 10 6) = 398.2/40.7 = 9.8 m/s 2

Kami berkata sebelum ini bahawa daya graviti (tarikan graviti) dipanggil berat badan.

Di permukaan Bumi, berat dan jisim badan mempunyai maksud yang sama. Tetapi apabila anda bergerak menjauhi Bumi, berat badan akan berkurangan (kerana jarak antara pusat Bumi dan badan akan meningkat), dan jisim akan kekal malar (kerana jisim ialah ungkapan inersia bagi badan). Jisim diukur dalam kilogram, berat - dalam newton.

Terima kasih kepada daya graviti, jasad angkasa berputar secara relatif antara satu sama lain: Bulan mengelilingi Bumi; Bumi mengelilingi Matahari; Matahari mengelilingi pusat Galaksi kita, dsb. Dalam kes ini, badan dipegang oleh daya emparan, yang disediakan oleh daya graviti.

Perkara yang sama berlaku untuk badan buatan (satelit) yang beredar mengelilingi Bumi. Bulatan di sekeliling satelit berputar dipanggil orbit.

Dalam kes ini, daya emparan bertindak pada satelit:

F c = (m satelit V 2)/R

Daya graviti:

F g = (Gm satelit m Bumi)/R 2

F c = F g = (m satelit V 2)/R = (Gm satelit m Bumi)/R 2

V2 = (Gm Earth)/R; V = √(Gm Earth)/R

Menggunakan formula ini, anda boleh mengira kelajuan mana-mana badan berputar dalam orbit dengan jejari R mengelilingi Bumi.

Satelit semula jadi Bumi ialah Bulan. Mari kita tentukan kelajuan linearnya dalam orbit:

Jisim bumi = 5.97 10 24 kg

R ialah jarak antara pusat Bumi dan pusat Bulan. Untuk menentukan jarak ini, kita perlu menambah tiga kuantiti: jejari Bumi; jejari Bulan; jarak dari Bumi ke Bulan.

R bulan = 1738 km = 1.74 10 6 m
R bumi = 6371 km = 6.37 10 6 m
R zł = 384400 km = 384.4 10 6 m

Jumlah jarak antara pusat planet: R = 392.5·10 6 m

Kelajuan linear Bulan:

V = √(Gm Earth)/R = √6.67 10 -11 5.98 10 24 /392.5 10 6 = 1000 m/s = 3600 km/j

Bulan bergerak dalam orbit bulat mengelilingi Bumi dengan kelajuan linear sebanyak 3600 km/j!

Sekarang mari kita tentukan tempoh revolusi Bulan mengelilingi Bumi. Semasa tempoh orbitnya, Bulan meliputi jarak yang sama dengan panjang orbitnya - 2πR. Kelajuan orbit Bulan: V = 2πR/T; di sebelah sana: V = √(Gm Earth)/R:

2πR/T = √(Gm Bumi)/R maka T = 2π√R 3 /Gm Bumi

T = 6.28 √(60.7 10 24)/6.67 10 -11 5.98 10 24 = 3.9 10 5 s

Tempoh orbit Bulan mengelilingi Bumi ialah 2,449,200 saat, atau 40,820 minit, atau 680 jam, atau 28.3 hari.

1. Putaran menegak

Sebelum ini, satu helah yang sangat popular dalam sarkas adalah di mana seorang penunggang basikal (penunggang motosikal) membuat pusingan penuh di dalam bulatan menegak.

Apakah kelajuan minimum yang perlu dimiliki oleh seorang stuntman untuk mengelak daripada jatuh di titik teratas?

Untuk melepasi titik teratas tanpa jatuh, badan mesti mempunyai kelajuan yang menghasilkan daya emparan yang akan mengimbangi daya graviti.

Daya empar: F c = mV 2 / R

Graviti: F g = mg

F c = F g ; mV 2 /R = mg; V = √Rg

Sekali lagi, ambil perhatian bahawa berat badan tidak termasuk dalam pengiraan! Sila ambil perhatian bahawa ini adalah kelajuan yang sepatutnya dimiliki oleh badan di bahagian atas!

Mari kita andaikan bahawa terdapat bulatan dengan jejari 10 meter dalam arena sarkas. Mari kita mengira kelajuan selamat untuk helah:

V = √Rg = √10·9.8 = 10 m/s = 36 km/j

Soalan.

1. Apakah yang dipanggil graviti sejagat?

Graviti sejagat adalah nama yang diberikan kepada tarikan bersama semua badan di Alam Semesta.

2. Apakah nama lain bagi daya graviti sejagat?

Daya graviti universal dipanggil graviti (dari bahasa Latin gravitas - "graviti").

3. Siapakah yang menemui hukum graviti sejagat dan pada abad apakah?

Hukum graviti sejagat ditemui oleh Isaac Newton pada abad ke-17.

4. Bagaimanakah hukum graviti sejagat dibaca?

Mana-mana dua jasad menarik antara satu sama lain dengan daya yang berkadar terus dengan hasil darab jisimnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya.

5. Tuliskan formula yang menyatakan hukum graviti sejagat.

6. Dalam kes apakah formula ini harus digunakan untuk mengira daya graviti?

Formula boleh digunakan untuk mengira daya graviti jika jasad boleh diambil sebagai titik material: 1) jika saiz jasad jauh lebih kecil daripada jarak antara mereka; 2) jika dua jasad adalah sfera dan homogen; 3) jika satu jasad, berbentuk sfera, berkali ganda jisim dan saiznya daripada yang kedua.

7. Adakah Bumi tertarik kepada epal yang tergantung pada dahan?

Selaras dengan undang-undang graviti sejagat, epal menarik Bumi dengan daya yang sama seperti Bumi menarik epal, hanya ke arah yang bertentangan.

Senaman.

1. Berikan contoh manifestasi graviti.

Jatuhnya jasad ke tanah di bawah pengaruh graviti, tarikan jasad angkasa (Bumi, Bulan, matahari, planet, komet, meteorit) antara satu sama lain.

2. Stesen angkasa lepas terbang dari Bumi ke Bulan. Bagaimanakah modulus vektor daya tarikannya ke Bumi berubah dalam kes ini? ke bulan? Adakah stesen tertarik ke Bumi dan Bulan dengan daya magnitud yang sama atau berbeza apabila ia berada di tengah-tengah antara mereka? Wajarkan ketiga-tiga jawapan. (Adalah diketahui bahawa jisim Bumi adalah lebih kurang 81 kali ganda jisim Bulan).

3. Adalah diketahui bahawa jisim Matahari adalah 330,000 kali lebih besar daripada jisim Bumi. Adakah benar Matahari menarik Bumi 330,000 kali lebih kuat daripada Bumi menarik Matahari? Terangkan jawapan anda.

Tidak, badan menarik antara satu sama lain dengan daya yang sama, kerana... daya tarikan adalah berkadar dengan hasil jisim mereka.

4. Bola yang dibaling oleh budak itu bergerak ke atas untuk beberapa lama. Pada masa yang sama, kelajuannya menurun sepanjang masa sehingga ia menjadi sama dengan sifar. Kemudian bola itu mula jatuh ke bawah dengan kelajuan yang semakin meningkat. Terangkan: a) sama ada daya graviti ke arah Bumi bertindak ke atas bola semasa pergerakannya ke atas; ke bawah; b) apakah yang menyebabkan penurunan dalam kelajuan bola semasa ia bergerak ke atas; meningkatkan kelajuannya apabila bergerak ke bawah; c) mengapa, apabila bola bergerak ke atas, kelajuannya berkurangan, dan apabila ia bergerak ke bawah, ia meningkat.

a) ya, daya graviti bertindak sepanjang jalan; b) daya graviti sejagat (graviti Bumi); c) apabila bergerak ke atas, kelajuan dan pecutan badan adalah berbilang arah, dan apabila bergerak ke bawah, ia adalah kodirectional.

5. Adakah seseorang yang berdiri di Bumi tertarik kepada Bulan? Jika ya, apakah yang lebih menarik: Bulan atau Bumi? Adakah Bulan tertarik dengan orang ini? Wajarkan jawapan anda.

Ya, semua badan tertarik antara satu sama lain, tetapi daya tarikan seseorang ke Bulan jauh lebih rendah daripada Bumi, kerana Bulan jauh lebih jauh.

DEFINISI

Hukum graviti universal ditemui oleh I. Newton:

Dua jasad menarik antara satu sama lain dengan , berkadar terus dengan hasil darabnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya:

Penerangan tentang hukum graviti sejagat

Pekali ialah pemalar graviti. Dalam sistem SI, pemalar graviti mempunyai makna:

Pemalar ini, seperti yang dapat dilihat, adalah sangat kecil, oleh itu daya graviti antara jasad dengan jisim kecil juga kecil dan praktikalnya tidak dirasai. Walau bagaimanapun, pergerakan badan kosmik sepenuhnya ditentukan oleh graviti. Kehadiran graviti sejagat atau, dengan kata lain, interaksi graviti menerangkan apa yang Bumi dan planet "disokong", dan mengapa mereka bergerak mengelilingi Matahari di sepanjang trajektori tertentu, dan tidak terbang darinya. Undang-undang graviti sejagat membolehkan kita menentukan banyak ciri badan angkasa - jisim planet, bintang, galaksi dan juga lubang hitam. Undang-undang ini memungkinkan untuk mengira orbit planet dengan ketepatan yang tinggi dan mencipta model matematik Alam Semesta.

Menggunakan undang-undang graviti sejagat, halaju kosmik juga boleh dikira. Sebagai contoh, kelajuan minimum di mana jasad yang bergerak secara mendatar di atas permukaan Bumi tidak akan jatuh ke atasnya, tetapi akan bergerak dalam orbit bulat ialah 7.9 km/s (halaju melarikan diri pertama). Untuk meninggalkan Bumi, i.e. untuk mengatasi tarikan gravitinya, jasad mesti mempunyai kelajuan 11.2 km/s (halaju melarikan diri kedua).

Graviti adalah salah satu fenomena alam yang paling menakjubkan. Dengan ketiadaan daya graviti, kewujudan Alam Semesta akan menjadi mustahil; Graviti bertanggungjawab untuk banyak proses di Alam Semesta - kelahirannya, kewujudan perintah dan bukannya huru-hara. Sifat graviti masih belum difahami sepenuhnya. Sehingga kini, tiada siapa yang dapat membangunkan mekanisme dan model interaksi graviti yang baik.

Graviti

Satu kes khas manifestasi daya graviti ialah daya graviti.

Graviti sentiasa diarahkan menegak ke bawah (ke arah pusat Bumi).

Jika daya graviti bertindak ke atas jasad, maka jasad itu . Jenis pergerakan bergantung kepada arah dan magnitud halaju awal.

Kami menghadapi kesan graviti setiap hari. , selepas beberapa ketika dia mendapati dirinya di atas tanah. Buku yang dilepaskan dari tangan jatuh ke bawah. Setelah melompat, seseorang tidak terbang ke angkasa lepas, tetapi jatuh ke tanah.

Memandangkan kejatuhan bebas jasad berhampiran permukaan Bumi akibat interaksi graviti badan ini dengan Bumi, kita boleh menulis:

dari mana datangnya pecutan jatuh bebas:

Pecutan graviti tidak bergantung kepada jisim badan, tetapi bergantung pada ketinggian badan di atas Bumi. Glob sedikit diratakan di kutub, jadi badan yang terletak berhampiran kutub terletak lebih dekat sedikit ke pusat Bumi. Dalam hal ini, pecutan graviti bergantung pada latitud kawasan: di kutub ia lebih besar sedikit daripada di khatulistiwa dan latitud lain (di khatulistiwa m/s, di khatulistiwa Kutub Utara m/s.

Formula yang sama membolehkan anda mencari pecutan graviti di permukaan mana-mana planet dengan jisim dan jejari.

Contoh penyelesaian masalah

CONTOH 1 (masalah tentang "menimbang" Bumi)

CONTOH 2