Zakon-Vsemirnogo-Tyagoteniya-i-Sila-Tyazhesti

1.

Закон Всемирного Тяготения и
Сила Тяжести
Фундаментальные принципы, управляющие движением материи во
Вселенной.
"Я не знаю, чем я кажусь миру, но сам себе я кажусь только
мальчиком, играющим на морском берегу, который
развлекается тем, что находит более гладкий камешек или
более красивую раковину, чем обычно, в то время как
великий океан истины лежит весь неисследованный
передо мной."
— Исаак Ньютон

2.

История открытия: Яблоко Ньютона
Гениальное озарение
1665 год
Универсальность силы
Исаак Ньютон наблюдает падение яблока в
Ньютон осознает, что та же сила, что
саду.
притягивает яблоко к земле, удерживает
Луну на орбите вокруг Земли.
Начало формулировки
Это наблюдение стало ключевым моментом для создания Закона Всемирного Тяготения.
Из простого наблюдения за падением плода родилась теория, описывающая движение небесных тел.

3.

Суть закона всемирного тяготения
Закон гласит, что любые два объекта во Вселенной, обладающие массой, притягиваются друг к другу.
Сила прямо пропорциональна массе
Сила притяжения (F) растет прямо пропорционально
произведению их масс (m₁ · m₂).
Сила обратно пропорциональна
расстоянию
Сила уменьшается обратно пропорционально
квадрату расстояния (r²) между центрами масс этих
тел.
Где G — гравитационная постоянная,
универсальное значение для всех взаимодействий.

4.

Гравитационная постоянная G
Гравитационная постоянная является ключевым фактором,
определяющим силу гравитационного взаимодействия.
Точное значение
Историческое измерение
Измерена в 1798 году Генри Кавендишем с помощью крутильных весов.
Эксперимент Кавендиша впервые позволил "взвесить" Землю,
определив ее плотность.
Это чрезвычайно маленькая величина, объясняющая, почему
гравитация ощутима только при взаимодействии тел с очень
большими массами (например, планет или звезд).

5.

Пример: Сила притяжения Земли
и человека
Сила тяжести — это проявление Закона Всемирного Тяготения между объектом и
планетой.
~686
Масса Земли (кг)
Радиус Земли (м)
Сила тяжести (Н)
Огромная масса,
Расстояние,
Сила, действующая на
необходимая для
используемое для
человека массой 70 кг на
создания ощутимой
расчета притяжения на
поверхности Земли.
гравитации.
поверхности.
Именно эта постоянная сила удерживает нас, атмосферу и океаны на
поверхности нашей планеты.

6.

Сила тяжести и ускорение свободного падения
Сила тяжести создает постоянное ускорение, известное как
ускорение свободного падения (g).
Ускорение g
На поверхности Земли g ≈ 9.8 м/с².
Формула связи с законом тяготения:
g = G * M / R² (где M — масса Земли, R — ее радиус).
Значение g не является строго постоянным; оно
уменьшается с высотой и немного меняется в
зависимости от широты (из-за вращения Земли и ее
несферической формы).
Что это значит?
Это означает, что любое свободно падающее тело (если
пренебречь сопротивлением воздуха) увеличивает свою
скорость на 9.8 метров в секунду каждую секунду.

7.

Свободное падение и равенство ускорений
Удивительный факт, впервые продемонстрированный Галилеем, заключается в том, что масса тела не влияет на скорость его
падения.
Эксперимент Галилея
Подтверждение на Луне
Причина равенства
Легенда гласит, что он сбросил тяжелое
В 1971 году астронавт Дэвид Скотт
В отсутствие сопротивления воздуха
и легкое ядро с Пизанской башни,
повторил эксперимент на Луне (где нет
все тела падают с одинаковым
показав, что они достигают земли
сопротивления воздуха), сбросив
ускорением, так как отношение силы
одновременно.
молоток и перо. Они упали
тяжести к массе тела (F/m) постоянно.
одновременно.

8.

Вес и масса тела: В чем разница?
Понимание различий между массой и весом критически важно в физике.
Масса (m)
Количество вещества в теле.
Измеряется в килограммах (кг).
Является постоянной величиной и не меняется от места к месту (на
Земле, Луне или в космосе).
Вес (Р)
Сила, с которой тело действует на опору (Р = m * g).
Измеряется в Ньютонах (Н).
Зависит от гравитационного ускорения (g) и меняется в зависимости
от местоположения.
Если вы отправитесь на Луну, ваша масса останется прежней, но ваш вес уменьшится в шесть раз.

9.

10.

11.

Вес тела, движущегося с ускорением

12.

Когда вес НЕ РАВЕН силе тяжести?
1. Тело движется с ускорением ВВЕРХ (лифт трогается вверх или тормозит при
движении вниз)
2. Тело движется с ускорением ВНИЗ (лифт трогается вниз или тормозит при движении
вверх)
3. Частный случай: Свободное падение (a = g)
Вес тела РАВЕН НУЛЮ. Это состояние называется невесомостью.
4. При движении по наклонной плоскости
Таким образом, сила тяжести постоянна, а вес зависит от ускорения
системы, в которой находится тело.

13.

14.

Гравитация в космосе и на других планетах
Закон Всемирного Тяготения универсален и действует на протяжении всей Вселенной, управляя космическими явлениями.
Луна
Юпитер
Вселенная
Ускорение свободного падения g ≈ 1.62 м/с² (примерно
Ускорение g ≈ 24.79 м/с² (в 2.5 раза больше земного).
Гравитация ответственна за формирование звезд,
Это самая сильная гравитация в Солнечной системе.
планет, галактик и всей крупномасштабной структуры
1/6 земного). Объекты кажутся значительно легче.
космоса.

15.

Заключение: Почему закон всемирного
тяготения важен?
Закон Ньютона — это не просто историческая формула, а краеугольный камень современной науки и
технологий.
Объяснение движения
Закон объясняет и предсказывает движение планет, спутников, комет и падение тел на Земле.
Фундамент науки
Он служит основой для современной астрономии, физики и небесной механики.
Космические технологии
Позволяет с высокой точностью рассчитывать орбиты, планировать запуск космических
аппаратов и обеспечивать навигацию.
Понимание структуры
Помогает понять, как формировалась Солнечная система и как силы гравитации структурируют
Вселенную.

16.

Задача 1
Какая сила тяжести действует на человека массой 70 кг, находящегося
на поверхности Земли? Ускорение свободного падения принять
равным 9,8 м/с².
Задача 2
С какой силой притягиваются два корабля массой 5000 т
каждый, находящиеся на расстоянии 1 км друг от друга?

17.

Задача 3
Во сколько раз сила притяжения Земли к Солнцу больше
силы притяжения Марса к Солнцу? Масса Земли 6⋅10²⁴ кг,
масса Марса 6,4⋅10²³ кг. Расстояние от Земли до Солнца 150
млн. км, от Марса до Солнца — 228 млн. км.
Задача 4
Чему равно ускорение свободного падения на
поверхности Марса? Масса Марса 6,4⋅10²³ кг, его
радиус 3390 км.

18.

Задача 5
Тело массой 3 кг лежит на горизонтальном столе. Чему
равен вес тела? Чему равна сила реакции опоры?
Изобразите силы, действующие на тело.
Задача 6
Груз массой 50 кг подвешен к динамометру в лифте. Лифт
начинает движение вверх с ускорением 2 м/с². Что
покажет динамометр?

19.

Задача 7
Лифт вместе с пассажирами массой 800 кг движется с ускорением,
направленным вертикально вниз. При каком значении этого ускорения
пассажиры будут находиться в состоянии невесомости? Чему будет
равен их вес в этот момент?