Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Невесомость

 

Между любыми телами в природе существует сила взаимного притяжения, называемая силой всемирного тяготения (или силами гравитации).

Закон всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном. Он высказал предположение, что силы, удерживающие Луну на её орбите, той же природы, что и силы, заставляющие яблоко падать на Землю.

Закон всемирного тяготения: Все тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними

где F - сила всемирного тяготения, m_1, m₂ - массы тел, r - расстояние между телами, G - гравитационная постоянная.

Для тел, находящихся вблизи поверхности планет (в частности Земли), частным случаем проявления силы тяготения является сила тяжести:

где g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

Сила тяжести - это сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности.

Сила тяжести (mg) направлена к центру Земли; в зависимости от расстояния до поверхности земного шара ускорение свободного падения различно. У поверхности Земли в средних широтах значение его составляет около 9,8 м/с² . По мере удаления от поверхности Земли g уменьшается.

Вес тела - это сила, с которой тело действует нагоризонтальную опору или растягивает подвес. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса. Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. Обозначается буквой Р.

Вес тела и сила тяжести отличаются по своей природе: вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил, а сила тяжести имеет гравитационную природу.

Если ускорение а = 0, то вес равен силе, с которой тело притягивается к Земле, а именно . [P] = Н.

Если другое состояние, то вес меняется:

· если ускорение а не равно 0, то вес Р = mg - ma (вниз) или Р = mg + ma (вверх);

· если тело падает свободно или движется с ускорением свободного падения, т.е. а = g, то вес тела равен 0 (Р=0). Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называется невесомостью.

В невесомости находятся и космонавты.

№6

Силы трения скольжения. Сила упругости. Закон Гука.

Природа сил трения: силы трения возникают благодаря существованию сил взаимодействия между молекулами и атомами соприкасающихся тел.

Особенности сил трения:

· возникают при соприкосновении двух движущихся тел;

· действуют параллельно поверхности соприкосновения тел;

· направлены против движения тела.

Виды силы трения:

При скольжении сила трения скольжения зависит не только от состояния трущихся поверхностей, но и от относительной скорости движения тел.

Тяжёлый предмет, например ящик, трудно сдвинуть с места, а потом двигать его становится легче. Это объясняется уменьшением силы трения при появлении скольжения с малой скоростью. При слишком больших относительных скоростях сила трения скольжения приблизительно равна максимальной силе трения покоя:

F _тр = µ N, где µ - коэффициент трения.  Он характеризует обе трущиеся поверхности и зависит не только от материала этих поверхностей, но и от качества их обработки.

МаксимальноеF _{тр.макс} значение модуля силы трения покоя пропорционально модулю силы нормальной реакции опоры.

 

 

Сила упругости: При любом виде деформации возникает сила, которая стремится вернуть тело в первоначальное состояние – эта сила называется силой упругости.

 Деформация -  изменение формы и объема тела под действием внешних сил. Виды деформации: растяжение, сжатие, кручение, изгиб, сдвиг.

Природа сил упругости - атомы в твёрдом теле расположены таким образом, что силы отталкивания одноименных электрических зарядов и силы притяжения разноименных - уравновешивают друг друга. С илы упругости по своей природе являются электромагнитными силами. В результате деформации электрические силы стремятся возвратить атомы в первоначальное состояние.

При малых деформациях выполняется   закон Гука: При упругой деформации растяжения (или сжатия) удлинение тела прямо пропорционально приложенной силе.

где k - коэффициент упругости или жёсткости

 

 

№7