11.Закон Всемирного тяготения и Закон Земного притяжения.

Результаты ньютоновских расчетов теперь называют законом всемирного тяготения Ньютона. Согласно этому закону между любой парой тел во Вселенной действует сила взаимного притяжения. Как и все физические законы, он облечен в форму математического уравнения. Если M и m — массы двух тел, а D — расстояние между ними, тогда сила F взаимного гравитационного притяжения между ними равна:

F = GMm/D2

где G — гравитационная константа, определяемая экспериментально. В единицах СИ ее значение составляет приблизительно 6,67 × 10–11.

Относительно этого закона нужно сделать несколько важных замечаний. Во-первых, его действие в явной форме распространяется на все без исключения физические материальные тела во Вселенной. В частности, сейчас вы и эта книга испытываете равные по величине и противоположные по направлению силы взаимного гравитационного притяжения. Конечно же, эти силы настолько малы, что их не зафиксируют даже самые точные из современных приборов, — но они реально существуют, и их можно рассчитать. Точно так же вы испытываете взаимное притяжение и с далеким квазаром, удаленным от вас на десятки миллиардов световых лет. Опять же, силы этого притяжения слишком малы, чтобы их инструментально зарегистрировать и измерить.

Второй момент заключается в том, что сила притяжения Земли у ее поверхности в равной мере воздействует на все материальные тела, находящиеся в любой точке земного шара. Прямо сейчас на вас действует сила земного притяжения, рассчитываемая по вышеприведенной формуле, и вы ее реально ощущаете как свой вес. Если вы что-нибудь уроните, оно под действием всё той же силы равноускоренно устремится к земле.

12.Третья научная революция. Понятие электромагнитного поля. Работы м.Фарадея и д.Максвелла

Третья революция

Конец XIX — середина XX века, преобразование параметров классической науки, становление неклассического естествознания. Существенные революционизирующие события: становление релятивистской и квантовой теорий в физике, становление генетики, квантовой химии, концепции нестационарной Вселенной, возникают кибернетика и теория систем. Основные характеристики: HКМ — развивающееся, относительно истинное знание; интеграция частнонаучных картин реальности на основе понимания природы как сложной динамической системы; объект — не столько «себетождественная вещь», сколько процесс с устойчивыми состояниями; соотнесенность объекта со средствами и операциями деятельности; сложная, развивающаяся динамическая система, состояние целого не сводимо к сумме состояний его частей; вероятностная причинность вместо жесткой, однозначной связи; новое понимание субъекта как находящегося внутри, а не вне наблюдаемого мира — необходимость фиксации условий и средств наблюдения, учет способа постановки вопросов и методов познания, зависимость от этого понимания истины, объективности, факта, объяснения; вместо единственно истинной теории допускается несколько содержащих элементы объективности теоретических описаний одного и того же эмпирического базиса.

Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представляющее собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга.

Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.

Фарадей явился основоположником учения об электрическом и магнитном полях. Согласно концепции, составляющей основу теории электромагнитного поля в настоящее время, наэлектризованное тело создает особое состояние окружающей среды, вследствие чего действие этого наэлектризованного тела передается па другие тела. Фарадей так же, как и Максвелл, признавал существование эфира. Поэтому он представлял себе электрическое и магнитное ноля как особое состояние эфира, пронизанного силовыми линиями (силовыми трубками)

Представления Фарадея об электрическом и магнитном полях отвергали принцип дальнодействия Ньютона, согласно которому действие тел друг на друга передается мгновенно через пустоту на сколь угодно большие расстояния. Фарадей твердо отстаивал представление о близкодействии, в соответствии с которым всякое взаимодействие распространяется не как мгновенное, а как постепенное, от точки к точке, хотя, может быть, с очень большой скоростью.

Создание теории электромагнитного поля принадлежит Максвеллу — также крупнейшему, общепризнанному и разностороннему ученому.

Основной работой Максвелла, заключавшей в себе математическую теорию электромагнитного поля, был двухтомный «Трактат об электричестве и магнетизме», изданный в 1873 г. В нем Максвелл использовал введение им же ранее (в 1861 — 1862 гг.) понятие тока смещения — величины, пропорциональной скорости изменения переменного магнитного поля в вакууме или диэлектрике.

Тест Закон всемирного тяготения 9 класс

Тест Закон всемирного тяготения 9 класс с ответами. Тест включает 10 заданий.

1. Кто впервые сформулировал закон всемирного тяготения?

1) Аристотель
2) Галилей
3) Ньютон
4) Архимед

2. Закон всемирного тяготения справедлив

1) для тел пренебрежимо малых размеров по сравнению с расстоянием между ними
2) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму
3) если одно из взаимодействующих тел — шар, размеры и масса которого значительно больше, чем у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи него
4) во всех трех случаях

3. Какая из приведенных формул выражает закон всемирного тяготения?

1) F = ma
2) F = μN
3) F = G ⋅ ^m₁m₂/_r²
4) F_x = −kx

4. Космический корабль массой 8 т приближается к орбитальной станции массой 20 т на расстояние 100 м. Найдите силу их взаимного притяжения. Гравитационная постоянная G = 6,67 ⋅ 10^-11Н⋅м2/_кг²

1) 1 ⋅ 10^-6 Н
2) 1 ⋅ 10^-8 Н
3) 1 ⋅ 10⁶ Н
4) 1 ⋅ 10⁸ Н

5. Определите значение силы взаимного тяготения двух кораблей, удаленных друг от друга на 100 м, если мас­са каждого из них 10 000 т. Гравитационная постоянная G = 6,67 ⋅ 10^-11Н⋅м2/_кг²

1) 6,67 мН
2) 0,667 Н
3) 6,67 мкН
4) 6,67 кн

6. При увеличении массы одного из взаимодействующих тел в 5 раз сила всемирного тяготения

1) увеличится в 5 раз
2) уменьшится в 5 раз
3) увеличится в 25 раз
4) уменьшится в 25 раз

7. При увеличении массы каждого из взаимодействующих тел в 2 раза сила всемирного тяготения

1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 4 раза
4) уменьшится в 4 раза

8. При увеличении в 3 раза расстояния между центрами шарообразных тел сила гравитационного притяжения

1) увеличивается в 3 раза
2) уменьшается в 3 раза
3) увеличивается 9 раз
4) уменьшается в 9 раз

9. Если массу одного тела увеличить в 4 раза, а расстояние между телами уменьшить в 2 раза, то сила всемирного тяготения

1) увеличится в 2 раза
2) уменьшится в 2 раза
3) увеличится в 8 раз
4) увеличится в 16 раз

10. По какой из приведенных формул можно рассчитать силу гравитационного притяжения между двумя кораблями одинаковой массы m (см. рис.)?

1) F = Gm²/b²
2) F = Gm²/4b²
3) F = Gm²/16b²
4) ни по одной из указанных формул

Ответы на тест Закон всемирного тяготения 9 класс
1-3
2-4
3-3
4-1
5-2
6-1
7-3
8-4
9-4
10-3

Лекция 18: Ньютоновская гравитация

Ключевые идеи:

• Все падающие тела испытывают одинаковое гравитационное ускорение

• Гравитация — это сила притяжения между всеми парами массивные объекты
• Сила тяжести пропорциональна массам, а обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Эта и следующие лекции, вероятно, самые математические из всех. лекции, которые будут прочитаны в этом классе. Я призываю вас всех прочтите эти заметки заранее и постарайтесь следовать приведенным в них аргументам. В облегчит чтение лекции. [rwp]

Закон падающих тел

Изучал скорость падения тел, сбрасывая различные гирь или скольжение по наклонным плоскостям.

Закон падающих тел

• При отсутствии воздуха, тяжелых и легких предметов падение с той же постоянной скоростью ускорения.

Универсальная взаимная гравитация

Гравитация — это Привлекательная сила :

Он сближает массивные объекты

Гравитация — это Универсальная сила :

Действует повсюду во Вселенной.

Гравитация — это Взаимная сила :

Работает между парами массивных объектов.

Сила тяжести

массирует двух объектов:

• Более массивные объекты оказывают на более сильную гравитационную силу.

Расстояние между ними :

• Сила усиливается на по мере приближения двух объектов друг к другу.
• Сила ослабевает по мере того, как два объекта отдаляются друг от друга.

Это не зависит от формы, цвета или состава объекты.

Сила гравитационного притяжения между любыми двумя массивные тела пропорциональны их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними центры.

Математически выраженная сила тяжести между двумя массивными тела это:

Где:

F = сила тяжести.

M ₁ = масса первого тела

M ₂ = масса второго тела

d = расстояние между их центрами.

G = Постоянная гравитационной силы

Постоянная гравитационной силы

G очень маленький, в метрических единицах:

G = 6.7х10 ^-11 Ньютон-метр ² / килограмм ²

4,41 Ньютона = 1 фунт

Падение яблока.

Какова сила Земли на яблоке?

F = GM _земля M _яблоко / R _земля ²

Каково ускорение яблока (2-й закон движения Ньютона):

a _яблоко = F / M _яблоко = GM _земля / R _земля ² = 9,8 м / с ²

Равные и противоположные реакции

Какую силу яблоко прикладывает к Земле в ответ?

F = GM _земля M _яблоко / R _земля ²

Насколько Земля ускоряется по направлению к яблоку?

a _земля = F / M _земля = GM _яблоко / R _земля ²

a _земля = a _яблоко x (M _яблоко / M _земля )

Масса Земли

a = 9,8 м / сек ²

Мы также можем измерить радиус Земли, используя геометрию (Эратосфен):

R _земля = 6378 километров = 6 378 000 метров

Объединив их вместе, используя формулу Ньютона для гравитационного Сила позволяет нам оценить массу Земли следующим образом:

Орбита Луны

Что удерживает Луну на орбите вокруг Земли?

Закон инерции (закон Ньютона Первый закон движения) предсказывает:

Если бы между Луна и Земля, Луна будет двигаться по прямой линии на постоянной скорости .

Отклоняется от прямой из-за сила тяжести .

Падение Луны

• Луна находится примерно в 60 радиусах Земли от Земли.

Обобщая цифры:

Луна:

• Расстояние, на которое Луна падает по направлению к Земле за 1 секунду: x _Луна = 0.00136 метров
• Расстояние Луны от центра Земли: d _Луна = 60 R _Земля
• Ускорение Луны: a _луна = GM _земля / d _луна ² = GM _земля / (60R _земля ) ²

Apple :

• Расстояние, на которое яблоко падает на Землю за 1 секунду: x _яблоко = 4.9 метров
• Расстояние яблока от центра Земли: d _яблоко = 1 R _земля
• Разгон Apple: a _яблоко = GM _земля / d _яблоко ² = GM _земля / R _земля ²

Соотношение отклонений Яблока и Луны за 1 секунду — отношение их ускорений:

Собирая всю имеющуюся информацию, мы получаем следующее:

Наблюдения против прогноза

Это правильно?

Ранее мы обнаружили из наблюдений, что отклонения Луна и яблоко за 1 секунду — это:

• x _луна = 0,00136 метра
• x _яблоко = 4,9 метра

Гравитация предсказывает, что

• x _яблоко /3600 = 4,9 метра / 3600 = 0,00136 метра !!

Соглашение по сути идеальное!

Это показывает, что один и тот же закон всемирного тяготения применим как к яблоко и луна! Оба ощущают притяжение Земли в виде сила, которая становится слабее как квадрат их расстояния от центра земли.

Итак, почему Луна

Чтобы ответить на этот вопрос, сначала подумайте, что происходит, если не действовала гравитация:

Вопрос :

Как далеко пролетит Луна по прямой в 1 секунду, если бы не действовала гравитация?

Ответ :

Около 1000 метров.

В то же время движение Луны по прямолинейной траектории также заставит его переместиться на от Земли на .

Вопрос :

Как далеко от Земли переместится Луна за 1 во-вторых, если бы не действовала гравитация?

Ответ :

Около 0,00136 метра!

Таким образом, мы пришли к поразительному выводу:

Луна действительно постоянно падает вокруг Земли!

Хотя на первый взгляд падение яблока и орбита Луны кажутся двумя совершенно разными явлениями, рассматриваемыми в свете Законы движения Ньютона, на самом деле они являются разными проявлениями тоже самое! Падение Луны вокруг Земли такое же движения, как падение яблока на Землю.Оба описаны те же три закона движения, и оба чувствуют гравитационную силу описывается тем же универсальным законом силы.

Вселенская гравитация

• Управляет падением яблока на Землю.
• Управляет падением Луны вокруг Земли.
• Управляет падением системы Земля / Луна вокруг Солнца.
• Управляет падением Солнца вокруг центра Млечный путь.
• Управляет падением Млечного Пути и галактик Андромеды. на их взаимной орбите …

Какое значение имеет G?

NIST принял участие в новом импульсе, направленном на решение постоянной и растущей проблемы в физике: значение G. Ньютоновской постоянной гравитации, используемой для расчета силы притяжения гравитации между объектами, более 300 лет.Но хотя ученые веками пытались измерить его значение, G по-прежнему известен только с 3 значащими цифрами. Напротив, другие константы были измерены с гораздо большей точностью; масса электрона в килограммах, например, известна примерно с 8 цифрами. ^и

Что еще хуже, чем больше экспериментов проводят исследователи для определения гравитационной постоянной, тем больше расходятся их результаты.

9-10 октября 2014 года несколько десятков ученых со всего мира собрались в NIST, чтобы обсудить возможные варианты.

«Мы все здесь, потому что у нас проблема с G — и я имею в виду, мальчик, есть ли у нас проблема с G», — сказал Карл Уильямс, начальник отдела квантовых измерений PML, собравшейся группе в первое утро встреча. «Это стало одной из серьезных проблем, которую необходимо решить физике».

Гравитационная постоянная известна как «большая G», чтобы отличать ее от «маленькой g», ускорения, вызываемого силой тяжести Земли. ⁱⁱ Несмотря на название, большая G крошечная — около 6.67 x 10 ^-11 m ³ кг ^-1 s ^-2 — и сравнительно слабый, примерно в триллион триллионов триллионов раз слабее, чем электромагнитная сила, ответственная за прикрепление сувенирных магнитов к холодильникам. А его слабость затрудняет измерение.

Экспериментаторы использовали множество подходов — качающиеся маятники, массы в свободном падении, балансирные балки и крутильные весы, которые измеряют крутящий момент или вращение проводов, поддерживающих массы, притягиваемые к другим массам.Но график всех результатов за последние 15 лет показывает относительно широкий разброс значений в диапазоне примерно 6,67 x 10 ^-11 м ³ кг ^-1 s ^-2 .

Кроме того, CODATA — Комитет Международного совета по науке по данным для науки и технологий, который анализирует результаты отдельных экспериментов и предоставляет международно принятые наборы значений фундаментальных физических констант — был вынужден увеличить неопределенность в своей последней рекомендации для значение G из-за расхождения экспериментов. ⁱⁱⁱ

На семинаре NIST 53 участника единогласно согласились, что что-то нужно делать. Они рекомендовали одной или нескольким организациям проводить ежегодные или двухгодичные встречи, посвященные конкретно кампании по определению большого значения G с большей точностью, и они поддержали идею сосредоточения внимания на новых подходах к измерению, таких как установка атомной интерферометрии, используемая в недавнем исследовании. эксперимент с лазерным охлаждением атомов рубидия. ^iv

Предполагается, что основной причиной этих расхождений являются систематические неточности в измерениях, и большая часть обсуждения была сосредоточена на снижении шума.По мнению участников, одним из способов решения этой проблемы является проведение разными командами независимых экспериментов с использованием одного и того же оборудования. Две группы с особенно отклоняющимися результатами предложили свое оборудование во время встречи, ожидая обсуждения с командами, которые будут повторно использовать ресурсы.

Участники семинара проявили умеренный интерес к формированию консорциума, организации, которая централизовала бы процесс поиска консенсуса. Потенциальная выгода от консорциума будет заключаться в предоставлении NIST и другим национальным измерительным институтам (NMI) средств поддержки, например, в виде услуг по прецизионной метрологии длины, для членов.

«Очевидно, что нет правильного ответа, как двигаться вперед», — сказал Уильямс. «Но есть международная поддержка в разрешении спора о большой G, и поэтому сейчас для нас прекрасное время в этом отношении».

ⁱⁱ Для вычисления гравитационного притяжения между двумя объектами необходимо взять произведение двух масс и разделить расстояние между ними на квадрат, а затем умножить это значение на G . Уравнение: F = Gm ₁ m ₂ / r ² .

ⁱⁱⁱ Последний набор CODATA, выпущенный в 2010 году, рекомендовал для G значение 6.673 84 (80) x 10 ^-11 м ³ кг ^-1 с ^-2 по сравнению с предыдущим результатом в 2006 г. 6,674 28 (67) x 10 ^-11 м ³ кг ^-1 с ^-2 . Значения в скобках указывают стандартную неопределенность (основанную на стандартном отклонении), в данном случае плюс или минус 0,000 80 x 10 ^-11 м ³ кг ^-1 с ^-2 и плюс или минус 0,000 67 x 10 ^-11 м ³ кг ^-1 с ^-2 соответственно.

^iv В этом эксперименте исследователи засунули два облака холодных атомов рубидия в вакуумную камеру с помощью лазерного излучения. Атомы ускорялись по-разному в зависимости от размещения масс с высокой плотностью (вольфрамовые массы всего около 500 кг), расположенных в различных конфигурациях. Различия в ускорении из-за гравитационного притяжения атомов к массам вольфрама можно уловить в интерференционной картине облаков. Дж. Рози, Ф. Соррентино, Л. Каччапуоти, М. Преведелли и Дж.М. Тино. Прецизионное измерение ньютоновской гравитационной постоянной с использованием холодных атомов. Природа . Vol. 510. 518–521. 26 июня 2014 г. DOI: 10.1038 / nature13433

Ссылка : Какое значение имеет G? (2014, 28 октября) получено 10 ноября 2021 г. с https: // физ.org / news / 2014-10-what-is-the-value-of.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Гравитация

Гравитация — это сила, которую вы чувствуете ежедневно.6 м). Это уравнение используется для определения силы тяжести на всех планетах.

Когда вы подбрасываете мяч вверх, его скорость меняется как при движении вверх, так и при опускании, потому что на мяч действует сила тяжести. Даже в самой высокой точке, где на короткое время он имеет нулевую скорость, сила тяжести все еще действует на него. Мяч следует второму закону Ньютона: F = M x A, где M — масса объекта, а A — ускорение. Поскольку сила тяжести — это ускорение, это уравнение можно переписать как F = M x g, где a = g и g = -9.2.

Теперь представьте себе самолет, масса которого достаточно велика, должна быть достаточно большая сила, чтобы преодолеть силу тяжести, а затем сила, достаточная для поддержания полета (эта сила — Подъемная сила). Когда самолет находится в полете, он постоянно испытывает четыре силы. Подробнее об этом будет рассказано во вкладке Forces !

Планеты с разными гравитационными постоянными (округлено)

Стол, взятый из Рэндалла Д. Найта

Изображения из:

http://onlinephys.com/weightfrictions_files/gravity.gif

http://www.kentshillphysics.net/s/cc_images/cache_145147504.png?t=1347727011

Универсальная гравитация — AP Physics 1

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Lift-off — Science Learning Hub

Ракета будет запускаться и продолжать набирать скорость до тех пор, пока сила, толкающая ее вверх (тяга), превышает силы, тянущие и толкающие ее вниз (гравитация и сопротивление).

Первый закон Ньютона

Первый закон Ньютона помогает нам понять, как силы приводят в движение такие объекты, как ракеты.

Объект в состоянии покоя (неподвижный) останется в покое, если на него не действует неуравновешенная сила. Кроме того, движущийся объект будет продолжать двигаться с постоянной скоростью по прямой, если на него не действует неуравновешенная сила.

Уравновешенные силы перед стартом

Когда ракета находится на стартовой площадке и не движется, на нее действуют силы, но эти силы уравновешены.Это означает, что сила, тянущая его вниз (сила тяжести), равна силе, толкающей его вверх (опорная сила земли). Эти силы уравновешены. Ракета не будет двигаться, как описано в первом законе Ньютона.

Неуравновешенные силы во время отрыва

Чтобы объект начал движение, должна быть неуравновешенная сила. Это означает, что силы, толкающие объект в одном направлении, больше, чем силы, толкающие его в противоположном направлении. Неуравновешенная сила (также называемая результирующей силой) — это разница между силой (ями), толкающей в одном направлении, и силой (ями), толкающей в противоположном направлении.

На ракету в момент старта действуют две силы:

• Тяга толкает ракету вверх, выталкивая газы вниз в противоположном направлении.
• Вес — это сила тяжести, тянущая ракету вниз к центру Земли. На каждый килограмм массы приходится 9,8 ньютона (Н) веса.

По мере того, как ракета увеличивает скорость, появляется третья сила сопротивления, которая начинает увеличиваться. Результирующая сила — это сумма этих индивидуальных сил.

Тяга должна быть больше веса

Ракета запускается, когда сила тяги, толкающая ее вверх, превышает силу тяжести, создаваемую направлением вниз. Эта неуравновешенная сила заставляет ракету ускоряться вверх. Ракета будет продолжать ускоряться до тех пор, пока существует результирующая сила, направленная вверх, вызванная тягой ракетного двигателя.

В качестве примера представьте ракету массой 10 кг. Сила тяжести, тянущая его вниз, составляет 10 x 9,8, что равняется 98 Н.Чтобы ракета оторвалась от стартовой площадки, тяга должна быть больше 98 Н. Например, если тяга составляет 120 Н, результирующая сила составляет 120 — 98 = 22 Н. вверх.

Импульс заставляет вещи двигаться

Когда тяга ракетных двигателей заканчивается, результирующая сила направляется вниз. Суборбитальная ракета будет продолжать двигаться вверх из-за своего импульса, но будет замедляться, пока не остановится на мгновение и не упадет обратно на Землю

Запуск ракеты на Луну

Миссия Apollo 11 на Луну была запущена в 1969 — ракета Saturn V (произносится как «Сатурн пять»).Высота ракеты составила 111 метров (больше поля для регби). Диаметр в самой широкой части был более 10 м (примерно длина классной комнаты). Общая масса ракеты составляла 2 923 387 килограммов (почти 3000 тонн!), Что примерно равно массе 417 школьных автобусов.

Чтобы запустить эту огромную ракету с земли, НАСА использовало пять ракетных двигателей F-1, самых мощных из когда-либо летающих ракетных двигателей. Тяга должна быть больше, чем сила веса почти 28 700 000 Н.Двигатели развивали тягу на взлете 33 400 000 Н (этого хватило, чтобы поднять 487 школьных автобусов!).

Это означает, что результирующая сила составляла около 5 300 000 Н.

G-силы, действующие на космонавтов

G-сила — это мера того, сколько силы действует на человека или объект по сравнению с обычной силой тяжести из-за гравитации Земли. Чтобы рассчитать перегрузку, разделите результирующую силу на вес. Это означает, что при взлете астронавты Apollo испытали 1.8 г, что почти вдвое превышает нормальную силу тяжести (5 300 000 делить на 2 923 387). Это увеличилось до максимального значения 4 г по мере уменьшения массы ракеты.

Идея упражнения

Изучите идеи силы и тяги дальше в упражнении по запуску ракеты. Ваша задача — заставить ракету взлететь как можно выше и запустить полезный груз на высоте 400 км над землей.

Что такое гравитационная постоянная?

Гравитационная постоянная — это константа пропорциональности, используемая в Законе всемирного тяготения Ньютона, и обычно обозначается буквой G.Это отличается от g, обозначающего ускорение свободного падения. В большинстве текстов мы видим, что это выражается как:

G = 6,673 × 10 ^-11 Н · м ² кг ^-2

Обычно используется в уравнении:

F = (G x m ₁ x m ₂ ) / r ² , где

F = сила тяжести

G = гравитационная постоянная

м ₁ = масса первого объекта (допустим, массивного)

м ₂ = масса второго объекта (допустим, меньшего)

r = расстояние между двумя массами

Как и все константы в физике, гравитационная постоянная — это эмпирическое значение.То есть это доказано серией экспериментов и последующих наблюдений.

Хотя гравитационная постоянная была впервые введена Исааком Ньютоном в рамках его популярной публикации в 1687 году, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, только в 1798 году постоянная наблюдалась в реальном эксперименте. Не удивляйся. В физике в основном так. Математические предсказания обычно предшествуют экспериментальным доказательствам.

Как бы то ни было, первым, кто успешно его измерил, был английский физик Генри Кавендиш, который измерил крошечную силу между двумя свинцовыми массами с помощью очень чувствительных крутильных весов.Следует отметить, что после Кавендиша, хотя были и более точные измерения, улучшения значений (то есть возможность получить значения, близкие к G Ньютона) не были действительно существенными.

Глядя на значение G, мы видим, что когда мы умножаем его на другие величины, получается довольно небольшая сила. Давайте расширим это значение, чтобы лучше понять, насколько оно на самом деле мало: 0,00000000006673 Н · м ² кг ^-2

Хорошо, давайте теперь посмотрим, с какой силой два объекта весом в 1 кг будут действовать друг на друга, если их геометрические центры расположены на расстоянии 1 метра друг от друга.Итак, сколько мы получим?

F = 0,00000000006673 Н. Это действительно не имеет большого значения, если мы существенно увеличим обе массы.

Например, давайте попробуем самую тяжелую зарегистрированную массу слона, 12 000 кг. Предположим, у нас есть два таких, расположенных на расстоянии 1 метра от их центров. Я знаю, что трудно представить это, поскольку слоны довольно толстые, но давайте продолжим, потому что я хочу подчеркнуть значение G.

Итак, сколько мы получили? Даже если мы округлим это значение, мы все равно получим только 0.01 Н. Для сравнения, сила, прилагаемая землей к яблоку, составляет примерно 1 Н. Неудивительно, что мы не чувствуем силы притяжения, когда сидим рядом с кем-то … если, конечно, вы не мужчина, а этот человек — Меган. Фокс (тем не менее, можно с уверенностью предположить, что притяжение будет только в одну сторону).

Следовательно, сила тяжести заметна только тогда, когда мы считаем хотя бы одну массу очень массивной, например планеты.

Позвольте мне завершить это обсуждение еще одним математическим упражнением.Предположим, вы знаете и свою массу, и свой вес, а также радиус Земли. Подключите их к приведенному выше уравнению и решите для другой массы. Вуаля! Чудо чудес, вы только что получили массу Земли.

Вы можете узнать больше о гравитационной постоянной здесь, во «Вселенной сегодня». Хотите узнать больше о новом исследовании, которое обнаруживает, что фундаментальная сила не изменилась с течением времени? Есть также некоторые идеи, которые вы можете найти в комментариях к этой статье: Рекордные наблюдаемые структуры «паутины темной материи», охватывающие 270 миллионов световых лет на протяжении

В НАСА об этом больше.Вот там парочка источников:

Вот два эпизода Astronomy Cast, которые вы, возможно, тоже захотите посмотреть:

Источники :

Нравится:

Нравится Загрузка …

Gravity | TheSchoolRun

Гравитационные или гравитационные силы — это силы притяжения . Это похоже на то, как Земля притягивает вас и удерживает на земле. Это притяжение — это действие силы тяжести.

Каждый объект во Вселенной, обладающий массой, оказывает гравитационное притяжение , или силу, на все остальные массы.Размер тяги зависит от массы объектов. Вы воздействуете на окружающих вас людей гравитационной силой, но эта сила не очень сильна, поскольку люди не очень большие. Когда вы смотрите на действительно большие массы, такие как Земля и Луна, гравитационное притяжение становится очень впечатляющим. Гравитационная сила между Землей и молекулами газа в атмосфере достаточно велика, чтобы удерживать атмосферу близко к нашей поверхности. Меньшие планеты с меньшей массой могут быть не в состоянии удерживать атмосферу.

Больший размер не означает большую массу . Представьте себе два шара примерно одинакового размера, как футбольный мяч и шар для боулинга. Будут ли они иметь одинаковую массу? No.

Самый простой способ представить себе массу — это подумать о том, сколько материи или «вещества» вы можете найти внутри объекта. Количество материи в объекте будет влиять на его вес, а это означает, что у гравитации есть много материи, за которую можно «ухватиться». В случае футбола молекулы воздуха составляют большую часть его внутренней части.Внешняя сторона мяча выглядит твердой, но разрежьте ее пополам, и мяч будет выглядеть как пустая раковина. В то время как внутренняя часть шара для боулинга обычно полностью цельная, поэтому, если вы разрежете его пополам, вы получите две цельные части. Внутри шара для боулинга больше материала, поэтому он плотнее футбольного мяча. Следовательно, его масса будет больше массы футбольного мяча.

Масса измеряется в граммах (г) или килограммах (кг), но НЕ является силой. Вес объекта — это сила, вызванная силой тяжести, притягивающей массу объекта.Он измеряется в ньютонах (Н). Вес измеряется с помощью силомера. Чем больше вес, прикрепленный к измерителю силы, тем больше растягивается пружина внутри измерителя силы.

Земля всегда производит одно и то же ускорение для каждого объекта. Если вы уроните желудь или пианино, они получат скорости и (скорость) с той же скоростью. Хотя гравитационная сила, которую Земля оказывает на объекты, различна, их массы также различны, поэтому наблюдаемый нами эффект (ускорение) одинаков для каждого из них.Сила тяжести Земли ускоряет объекты при их падении. Его постоянно тянет, а объекты постоянно ускоряются. Вы можете подумать: «А как же перья? Они так медленно падают». Очевидно, что вокруг нас воздух. Когда перо падает, оно падает медленно, потому что ему мешает воздух. У большое сопротивление воздуха , и это сопротивление заставляет перо двигаться медленнее. Действующие силы такие же. Если вы уроните перо в контейнер без воздуха (вакуум), оно упадет со скоростью бейсбольного мяча.

Исаак Ньютон был невероятно умным человеком. Он был ученым и математиком. В 1687 году Ньютон опубликовал книгу по математике, которая считается одной из важных книг в истории науки. В нем он описывает всемирное тяготение и три закона движения, концепции, которые оставались на переднем крае науки на протяжении столетий после этого. Известно, что Ньютон сказал, что его работа по формулированию теории гравитации была вдохновлена ​​наблюдением за падением яблока с дерева и размышлениями о том, что заставило его упасть вниз.

Слова, которые необходимо знать:

Вселенная — вся материя и энергия, которые существуют на просторах космоса, независимо от того, известны они людям или нет.
Гравитация — притяжение из-за гравитации, которую оказывает Земля или другой астрономический объект объект на поверхности или вблизи нее
Атомы — наименьшая часть, на которую можно разделить элемент
Масса — объект имеет массу (скажем, 100 кг). Это делает его достаточно тяжелым, чтобы весить 100 кг
Орбита — путь, по которому астрономический объект, такой как планета, луна или спутник, следует вокруг более крупного астрономического объекта, такого как Солнце
Магнетизм — явление физического притяжения железа, обнаруженное в магнитах или созданное движущимся электрическим зарядом или текущий
Трение — трение двух объектов друг о друга при движении одного или обоих
Аномалия — нечто странное и трудное для идентификации или классификации
Деформация — акт или процесс повреждения, обезображивания или ухудшения внешнего вида чего-либо, или состояние повреждения, обезображивания или испорченности
Плотнее — ближе друг к другу, более плотно упаковано
Ньютонов — Правильная единица измерения силы — Ньютон, обозначаемый аббревиатурой Н.