1. Что было названо всемирным тяготением?
Всемирным тяготением было названо универсальное притяжение между всеми телами во Вселенной, обладающими массой. Это фундаментальная сила природы, которая действует между любыми двумя материальными объектами.
2. Как иначе называют силы всемирного тяготения?
Силы всемирного тяготения также называют гравитационными силами или просто гравитацией.
3. Кто и в каком веке открыл закон всемирного тяготения?
Закон всемирного тяготения открыл английский ученый Исаак Ньютон в XVII веке (1687 год). Он представил его в своем труде "Математические начала натуральной философии".
4. Сформулируйте закон всемирного тяготения. Запишите формулу, выражающую этот закон.
Закон всемирного тяготения гласит, что два любых тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Формула закона: F=G*(m1m2)/r^2
Где:
F — сила притяжения, G — гравитационная постоянная, m₁ и m₂ — массы тел, r — расстояние между центрами этих тел.
5. Приведите примеры проявления силы тяготения.
Притяжение Земли к Луне, которое вызывает приливы и отливы. Падение яблока с дерева на землю. Орбиты планет вокруг Солнца обусловлены гравитацией. Притяжение людей и предметов к поверхности Земли (называемое весом).
6. Притягивается ли Земля к висящему на ветке яблоку?
Да, Земля притягивается к висящему на ветке яблоку точно так же, как яблоко притягивается к Земле. Сила тяготения действует взаимно на оба объекта. Однако, из-за огромной массы Земли, её движение под действием силы притяжения яблока крайне мало и незаметно.
Почему предметы, находящиеся в комнате, несмотря на их взаимное притяжение, не приближаются друг к другу?
Предметы, находящиеся в комнате, действительно притягиваются друг к другу благодаря силе гравитации. Однако эта сила очень мала, поскольку гравитационная сила зависит от масс объектов и расстояния между ними. Для предметов с небольшой массой (например, стул, книга) сила гравитационного притяжения между ними настолько мала, что она не способна преодолеть другие силы, такие как:
Сила трения между предметами и поверхностью (например, полом). Притяжение Земли — вес предметов, который намного сильнее гравитационного притяжения между ними. Эти факторы препятствуют тому, чтобы объекты в комнате могли заметно приблизиться друг к другу под действием их собственного взаимного притяжения.
УПРАЖНЕНИЕ 15
1. Во сколько раз изменится сила взаимного притяжения двух шаров, если расстояние между ними уменьшить в 3 раза?
Сила взаимного притяжения двух тел определяется законом всемирного тяготения: F = G * (m₁ * m₂) / r²,
где F — сила притяжения, G — гравитационная постоянная, m₁ и m₂ — массы тел, r — расстояние между ними.
Если расстояние уменьшить в 3 раза, то сила притяжения изменится так:
F₁/F₂ = (r₂/r₁)² = (3/1)² = 9.
Значит, сила притяжения увеличится в 9 раз.
2. С какой силой притягиваются в море два корабля массой по 50 т каждый, находящиеся на расстоянии 1 км друг от друга?
Для расчёта силы притяжения двух кораблей используем закон всемирного тяготения: F = G * (m₁ * m₂) / r²,
где m₁ = m₂ = 50 т = 50 000 кг, r = 1 км = 1 000 м, G = 6.67 * 10⁻¹¹ Н·м²/кг².
Подставим значения:
F = 6.67 * 10⁻¹¹ * (50 000 * 50 000) / (1 000)²,
F = 6.67 * 10⁻¹¹ * 2.5 * 10⁹ / 10⁶,
F = 1.6675 * 10⁻¹¹ * 2.5 * 10³ = 4.17 * 10⁻⁸ Н.
Сила притяжения между кораблями равна примерно 4.17 * 10⁻⁸ Н, что очень мало.
3. Космическая станция летит от Земли к Луне. Как меняется при этом модуль вектора силы её притяжения к Земле; к Луне? С одинаковыми или различными по модулю силами притягивается станция к Земле и Луне, когда она находится посередине между ними? Если силы различны, то какая больше и во сколько раз? Все ответы обоснуйте. (Масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны.)
Космическая станция, летя от Земли к Луне, будет испытывать изменение силы притяжения как к Земле, так и к Луне. Сила притяжения к Земле будет уменьшаться по мере увеличения расстояния от Земли, а к Луне — возрастать, по мере приближения к ней. Когда станция находится посередине между Землёй и Луной, сила притяжения к Земле и Луне будет разной, так как массы этих тел различны. Масса Земли примерно в 81 раз больше массы Луны, поэтому сила притяжения к Земле будет больше.
Отношение сил притяжения можно выразить как:
F₁ / F₂ = M₁ / M₂ = 81/1.
Значит, сила притяжения к Земле будет в 81 раз больше, чем к Луне, когда станция находится посередине.
4. Масса Солнца в 330 000 раз больше массы Земли. Верно ли, что Солнце притягивает Землю в 330 000 раз сильнее, чем Земля притягивает Солнце? Ответ поясните.
Закон всемирного тяготения утверждает, что сила притяжения между двумя телами взаимна и одинакова по величине для обоих тел, несмотря на разницу в массе. То есть Солнце и Земля притягивают друг друга с одинаковыми по модулю силами. Таким образом, неверно утверждать, что Солнце притягивает Землю в 330 000 раз сильнее, чем Земля притягивает Солнце. Сила одинакова по величине, но из-за огромной массы Солнца его ускорение в ответ на это притяжение значительно меньше, чем ускорение Земли.