Коли вчитель проводить урок фізики в школі, то він часто дає наступне завдання учням: “Приведіть приклади прояву сили тяжіння”. У цій статті розглянемо, що собою являє явище всесвітнього тяжіння, а також покажемо на прикладах результат її прояви.
Ісаак Ньютон і його закон
Кожен школяр знаком з трьома законами Ньютона, які використовуються для опису механічного взаємодії між тілами і для вивчення їх руху. У даній же статті мова піде про закон гравітації, який також був відкритий Ісааком Ньютоном в кінці XVII століття. Не слід думати, що великий англієць зміг самостійно вирішити проблему вселенського масштабу. Насправді багато його попередники здогадувалися про математичні залежності для визначення сили взаємодії між масивними тілами. Заслуга ж Ньютона полягає в систематизації та детальному аналізі накопиченого наукового досвіду, які призвели до появи закону Всесвітнього тяжіння. Відповідна формула має наступний вигляд:
F = G*m1*m2/r2.
Словесне опис наступне: сила F тяжіння між тілами з масами m1 і m2 прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна відстані r між ними. Величина G – це гравітаційна постійна.
Розглядаючи явище тяжіння та силу тяжіння, слід запам’ятати, що вона діє між абсолютно будь-якими тілами у Всесвіті, які мають кінцевою масою.
Земне тяжіння
Якщо старшокласник чує слова “сила тяжіння Землі”, то у нього в пам’яті спливає наступна формула:
F = m*g,
де g – прискорення вільного падіння. Однак мало хто знає, звідки береться ця формула. Виходить вона безпосередньо із записаного вище вирази для сили F. Дійсно, у випадку нашої планети слід розглядати тіло масою m і Землю масою M. Відстань між ними приблизно дорівнює радіусу Землі R, тоді:
F = G*m*M /R2 = m*g, де g = G*M/R2.
Якщо у рівність для g підставити масу і радіус планети, то виходить g = 9,81 м/с2.
Значення g не є постійною величиною на Землі. В даній місцевості воно залежить від особливостей рельєфу та наявності в земній корі корисних копалин і порожнеч. Тим не менше ці зміни становлять частки відсотка. Із збільшенням висоти g зменшується, але навіть на висоті 300-400 км вона змінюється всього на 5 %.
Приклади сили тяжіння
Коли просять: “Приведіть приклади прояву сили тяжіння в земних умовах та в побуті”, то перше, що слід назвати, – це падіння будь-яких тіл вниз. Незалежно від того, кидають вгору тіло, чи є воно важким або легким, відпускають його на деякій висоті, воно завжди падає на землю. Траєкторії падіння можуть бути параболічними або прямолінійними, що залежить від напряму початкової швидкості тіла.
Інший клас прикладів дії сили тяжіння на Землі – це поява ваги у всіх тіл, що знаходяться на опорі або підвішених на нитки, пружині і так далі. Наприклад, склянка з водою, що знаходиться на столі, відчуває дію сили тяжіння, з якою він тисне на поверхню столу. Остання реагує, генеруючи силу, спрямовану вгору, яка врівноважує силу тяжіння.
Приклади сили тяжіння в космосі
Якщо вчитель просить: “Приведіть приклади прояву сили тяжіння в космічному просторі”, то, насамперед, потрібно назвати обертання нашої та інших планет навколо Сонця. Сила тяжіння між зіркою та її планетами грає роль доцентрової сили, яка змушує нашу Землю, Венеру, Марс та інші тіла обертатися по деяких замкнутих орбітах.
Сила тяжіння проявляє себе також у тому, що багато планети мають супутники, що галактики існують як єдині скупчення і не розсипаються на окремі зірки.
Виконуючи завдання з формулюванням “наведіть приклади прояву сили тяжіння”, слід згадати також про відхилення від прямолінійної траєкторії електромагнітних хвиль, коли вони поширюються поблизу масивних космічних об’єктів.
