18.01.2023
Уроки 27, 28
Тема. Гравітаційна взаємодія. Закон всесвітнього тяжіння. Розв'язування задач
Завдання:
- Опрацювати теоретичний матеріал: параграф 11, ст 66, підручник Фізика10, автор В. Г. Бар'яхтар
- Переглянути відеоуроки, нище за посиланням
- Записати конспект в зошит
- Записати розв'язок задач в зошит
- Відповісти на запитання письмово
https://www.youtube.com/watch?v=0aPzdhE90do
https://www.youtube.com/watch?v=UatJzU4lgMo
Ньютон установив, як залежить від відстані прискорення вільного падіння. Він помітив, що поблизу поверхні землі, тобто на відстані 6400 км від її центра, це прискорення дорівнює 9,8 м/с2, а на відстані, у 60 разів більшій, біля Місяця, це прискорення виявляється у 3600 разів менше, ніж на Землі. Але 3600 = 602. Отже, прискорення вільного падіння зменшується обернено пропорційно до квадрата відстані від центра Землі. Але прискорення, за другим законом Ньютона, пропорційне силі. Отже, причиною такого зменшення прискорення є аналогічна залежність сили тяжіння від відстані.
Остаточну формулу сили притягання можна отримати, якщо врахувати, що ця сила має бути пропорційна масам тіл m1 і m2. Таким чином,
де G - коефіцієнт пропорційності, який називають гравітаційною сталою.
Так, Ньютон знайшов вираз для сили гравітаційної взаємодії Землі з тілами, що притягалися нею. Але інтуїція підказувала йому, що за отриманою формулою можна розраховувати і силу тяжіння, що діє між будь-якими іншими тілами Всесвіту, якщо тільки їхні розміри малі порівняно з відстанню r між ними. Тому він почав розглядати отриманий вираз як закон всесвітнього тяжіння, який справджується і для небесних тіл, і для тіл, що перебувають на Землі.
Сила гравітаційного притягання будь-яких двох частинок прямо пропорційна добутку їхніх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.
Мал. 36. Гравітаційна взаємодія двох куль
Коли Ньютон відкрив закон всесвітнього тяжіння, він не знав жодного числового значення мас небесних тіл, у тому числі й Землі. Невідомо йому було і значення сталої G.
Разом із тим гравітаційна стала G має для всіх тіл Всесвіту одне й те саме значення і є однією з фундаментальних фізичних констант. Яким же чином можна визначити її значення?
Перші вимірювання гравітаційної сталої було здійснено в середині XVIII ст. Оцінити, щоправда дуже грубо, значення G у той час удалося в результаті розгляду притягання маятника до гори, масу якої було визначено за допомогою геологічних методів.
Точні вимірювання гравітаційної сталої вперше провів у 1798 р. англійський фізик Генрі Кавендіш (1731-1810). За допомогою так званих крутильних терезів (мал. 37) учений по куту закручування нитки А зумів виміряти мізерно малу силу притягання між маленькими і великими металевими кулями. Для цього йому довелося використовувати дуже чутливі прилади, тому що навіть слабкі повітряні потоки могли спотворити вимірювання. Щоб уникнути сторонніх впливів, Кавендіш розмістив свої прилади в ящику, який залишив у кімнаті, а сам проводив спостереження за приладами за допомогою телескопа з іншого приміщення.
Досліди показали, що
G = 6,67 • 10-11 Н • м2/кг2.
Мал. 37. Схема досліду Кавендіша
Фізичний зміст гравітаційної сталої полягає в тому, що вона визначається силою, з якою притягуються два тіла масами по 1 кг кожне, що перебувають на відстані 1 м одне від одного.
ЗАПИТАННЯ:
- 1. Хто відкрив закон всесвітнього тяжіння?
- 2. Від яких фізичних величин залежить сила всесвітнього тяжіння?
- 3. Що таке гравітаційна стала?
- 4. Сформулюйте закон всесвітнього тяжіння.
Немає коментарів:
Дописати коментар