Перейти к содержимому
Блог сайта Физя.рф
Блог сайта Физя.рф

Урок 22. Сила тяжести

 

На интуитивном уровне мы с самого рождения чувствуем, что Земля всё к себе притягивает: людей, птиц, дома, камни, машины. В общем, всё, что мы видим вокруг.

Однако, оказывается, что все эти предметы тоже притягивают Землю к себе. Более того, притяжение существует между любыми телами.

Земля и Луна притягиваются друг к другу. Все планеты, двигающиеся вокруг Солнца, притягиваются к нему и друг к другу.

Притяжение всех тел Вселенной друг к другу называется всемирным тяготением.

Если яблоко оторвётся от ветки, оно начнёт падать.

 

На ветке у него была нулевая скорость, а после того, как оно оторвалось, скорость изменилась.

Из предыдущих уроков мы знаем, что для изменения скорости тела к нему должна быть приложена какая-то сила.

Получается, Земля и яблоко притягивают друг друга с какой-то силой. Также и любые другие тела взаимно притягиваются с какой-то силой.

Было установлено, что силы притяжения между телами тем больше, чем больше масса этих тел и чем ближе они находятся друг к другу.

Соответственно чем меньше масса тел и чем дальше друг от друга они находятся, тем меньше силы взаимного притяжения.

То, что все окружающие предметы притягиваются к Земле — это лишь одно из проявлений сил всемирного тяготения, иначе говоря, его частный случай.

 

 

Если яблоко оторвётся от ветки на Луне или любой планете, оно тоже к ней притянется. С другой скоростью, конечно, но сути это не меняет.

Сила, с которой тело притягивается Землёй (или другой планетой) называется силой тяжести.

В дальнейшем под силой тяжести будет подразумеваться та, которая действует на Земле.

Любая сила имеет 3 характеристики: численное значение, направление и точку приложения.

Определим все эти характеристики для силы тяжести.

Начнём с численного значения. Вспомним следующую формулу.

 

 

Сила равна массе тела, умноженной на изменение скорости тела, делённое на время, в течение которого изменялась скорость.

 

 

Возьмём какое-нибудь тело. Измерим его массу. Затем на какой-нибудь высоте отпустим его и измерим изменение его скорости. При этом засечём время падения. Тогда мы сможем подсчитать, какая сила тяжести действует на это тело.

Теперь возьмём тело с большей массой. Из вышеуказанной формулы видно, что чем больше масса, тем больше сила, которая действует на тело.

Интуитивно кажется, что чем больше сила, тем быстрее должна меняться скорость более массивного тела. Но это не так. Напомню, что масса – это мера инертности тела. Тела с большей инертностью сложнее разогнать. Для разгона к ним нужно прикладывать бо́льшую силу, чем для разгона менее массивного тела.

Получается, что независимо от массы тел, скорость их падения на Землю меняется одинаково.

То есть отношение Δv к t оказывается одним и тем же для тел любой массы.

 

 

Это отношение показывает, насколько меняется скорость каждую секунду.

Оно обозначается буквой g от слова gravity (гравитация).

Называется эта величина ускорение свободного падения.

Её единицы измерения вычисляются из отношения дельта Δv к t.

 

 

Δv – это метры в секунду; t – это секунды. Значит единицей измерения g будет — м/с2

У поверхности Земли ускорение свободного падения приблизительно равно 9,8 м/с2.

Перепишем уже известную нам формулу с учётом введённой величины.

 

 

Получится F = mg. Но так как это сила тяжести, добавим под букву F слово «тяж».

 

 

Это формула для нахождения модуля силы тяжести.

Надо обратить особое внимание на то, что примерное значение 9,8 м/с2 верно именно у поверхности Земли. Чем выше тело находится от Земли, тем будет меньше это значение.

Также надо отметить, что значение g у поверхности Земли не везде одинаково.

 

 

Земля не является идеальным шаром. Она чуть-чуть приплюснута с полюсов. Соответственно на полюсах расстояние до центра Земли чуть меньше. Соответственно значение g там будет чуть больше. А на экваторе наоборот чуть меньше.

Перейдём к направлению силы тяжести. Если взять гирьку и подвесить на нити, нить расположится строго вертикально. Получается и сила тяжести направлена вертикально вниз, к центру Земли.

Теперь определим точку приложения силы тяжести. Тело состоит из молекул. У молекул есть масса, пусть и очень маленькая. Соответственно на каждую из них тоже действует сила тяжести, направленная вертикально вниз. Она крошечная, но молекул огромное количество. Силы тяжести складываются друг с другом, и мы можем говорить об одной общей силе тяжести, которая действует на определённую точку внутри тела. Называется эта точка центром тяжести. У каждого тела она своя.

Если тело имеет простую форму, то центр тяжести легко определить.

 

 

У шара центр тяжести находится в его центре. У прямоугольного параллелепипеда центр тяжести тоже находится в его центре. У однородного стержня центр тяжести всё также находится в его центре.

Если тело имеет сложную форму, центр тяжести тоже можно определить. Но это выходит за рамки учебной программы 7-го класса.

 

 

  • I. Введение в физику
    • Урок 1 . Физика – наука о природе
    • Урок 2. Научные методы изучения природы
    • Урок 3. Физические величины и единицы их измерения
    • Урок 4. Измерение физических величин. Цена деления шкалы измерительного прибора. Нониус
    • Урок 5. Вычисление и измерение площади фигур
    • Урок 6. Вычисление и измерение объемов тел
    • Урок 7. Точность измерений
    • Урок 8. Преобразование единиц измерения физических величин
    • Урок 9. Мега-, макро- и микромир
  • II. Строение вещества
    • Урок 10. Атомы и молекулы
    • Урок 11. Броуновское движение. Диффузия
    • Урок 12. Взаимодействие молекул. Смачивание и несмачивание
    • Урок 13. Агрегатные состояния вещества
  • III. Взаимодействие тел
    • Урок 14. Механическое движение. Скорость
    • Урок 15. Средняя скорость. Вычисление пути и времени движения
    • Урок 16. Координаты тела. График движения. График скорости
    • Урок 17. Инерция. Взаимодействие тел. Инертность
    • Урок 18. Масса тела. Единицы массы
    • Урок 19. Измерение массы тела на весах
    • Урок 20. Плотность. Единицы плотности
    • Урок 21. Сила. Единицы силы. Изображение сил
    • Урок 22. Сила тяжести
    • Урок 23. Сила упругости. Закон Гука
    • Урок 24. Измерение сил. Динамометр
    • Урок 25. Вес тела
    • Урок 26. Сложение сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая
    • Урок 27. Сила трения. Коэффициент трения
    • Урок 28. Трение качения. Трение в жидкостях и газах
  • IV. Давление
    • Урок 29. Давление. Единицы давления
    • Урок 30. Методы увеличения и уменьшения давления
    • Урок 31. Давление газа
    • Урок 32. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля
    • Урок 33. Давление в жидкости и газе
    • Урок 34. Расчет давления жидкости на дно и стенки сосуда
    • Урок 35. Сообщающиеся сосуды
    • Урок 36. Атмосферное давление
    • Урок 37. Барометр-анероид
    • Урок 38. Атмосферное давление на разных высотах
    • Урок 39. Манометры
    • Урок 40. Жидкостный поршневой насос
    • Урок 41. Гидравлический пресс
    • Урок 42. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело. Закон Архимеда
    • Урок 43. Плавание тел
    • Урок 44. Плавание судов
    • Урок 45. Воздухоплавание
  • V. Работа. Мощность. Энергия
    • Урок 46. Механическая работа
    • Урок 47. Мощность
    • Урок 48. Простые механизмы. Рычаг
    • Урок 49. Момент силы
    • Урок 50. Блоки
    • Урок 51. Золотое правило механики
    • Урок 52. Коэффициент полезного действия (КПД) механизма
    • Урок 53. Энергия. Потенциальная и кинетическая энергия. Превращения энергии
© 2025 Блог сайта Физя.рф