Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения.

Тема. Динамика. Законы Ньютона.

Динамика (греч.- сила) – раздел механики, который изучает движение материальных тел под действием (с учетом) приложенных к ним сил.

Инертность (греч- ленивый) – физическая характеристика тел, проявляющаяся в сохранении ими своего состояния покоя или прямолинейного равномерного движения до того времени, пока какая-либо внешняя причина не выведет их из этого состояния.

Сущность инертности заключается в том, что для изменения скорости тела необходимо взаимодействие с другим телом.

Телам с большей массой свойственна и большая инертность.

Инерция – явление сохранения скорости движения тела (состояние покоя) при компенсации внешних воздействий на тело называют инерцией.

Первый закон динамики Ньютона (Закон инерции 1687г.): Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, поскольку оно не принуждается приложенными силами изменить это состояние.

Или: всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если только оно не вынуждено изменить его под влияние действующих сил (Энштейн).

Инерциальными называются такие системы отсчета, которые считаются неподвижными или движутся прямолинейно, равномерно и поступательно.

Главная задача динамики: по действующей силе определить движение тела или по характеру движения тела установить, какая сила на него действует.

Силой (по опр. Ньютона) называется действие одного тела на другое, или их взаимодействие.

Понятие силы – основополагающее в динамике.

Ускорение является внешним проявлением взаимодействия тел.

Сила являющаяся причиной изменения состояния движения тел или их деформации, характеризует взаимодействие тел.

Сила – векторная величина, характеризующая действие, которое является причиной изменения состояния движения или покоя.

F₁

F₂

F = F₁+ F₂+…+ F_i = ∑ F_i

Сила, которая заменяет действие на материальную точку действие нескольких сил называют равнодействующей.

Сила характеризуется значением, направлением и точкой приложения.

В СИ силу измеряют в Н.

Опытные исследования доказывают, что отношение модулей ускорений взаимодействующих тел равно обратному отношению их масс:

а₁/а₂=m₂/m₁

Это соотношение часто используют для измерения массы тела, сравнивая ускорение и массу эталона с ускорением и массой исследуемого тела:

m_т=m_эт*a_эт/а_т

Единица измерения массы в СИ – 1 кг.

Эталон массы – цилиндрическая гиря (диаметром и высотой 39 мм) из платино-иридиевого сплава (90% Pt, 10% Ir), хранящаяся в Международном бюро мер и весов в г. Севр (предместье Парижа).

Массу 1 кг имеет 1 дм³ чистой воды при t = 15^oC.

Тела, имеющие одинаковую массу, одинаково притягиваются к Земле в данном месте.

Второй закон механики Ньютона: ускорение, которое приобретает тело под действием силы, прямо пропорционально силе, обратно пропорционально массе тела и имеет тоже направление, что и сила:

Или: сила, действующая на тело, равна произведению массы тела и ускорения, сообщенного этой силой.

Третий закон механики Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие; действия двух тел друг на друга равны между собой и направлены в противоположные стороны.

Или: любое действие одного тела на другое имеет характер взаимодействия; силы, с которыми взаимодействуют тела, всегда одинаковы и противоположно направлены.

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения.

Гравитационная сила является проявлением закона всемирного тяготения, который сформулировал Ньютон: гравитационное притяжение существует между всеми телами; любые два тела, размерами которых можно пренебречь, притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна массам этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

где G - коэффициент пропорциональности, который называется гравитационной постоянной.

G = 6,67 10^-11Н∙м²/кг²

(Г. Кавендиш, 1798 г.)

Гравитационная сила, с которой Земля притягивает к себе тела, придавая им ускорение свободного падения, называется силой тяжести

где т - масса тела; g - ускорение свободного падения

g=9,81м/с²

В инерциальной системе отсчета вес равен силе тяжести:

При равноускоренном движении тела вверх или вниз с ускорением а вес тела изменяется на та.

Т. е., во время движения вниз , а во время движения вверх . В случае свободного падения (a=g) тела находятся в состоянии невесомости, их вес равен нулю (Р = 0).

12 Следующая ⇒