Site Loader

Содержание

Закон всемирного тяготения. Нейтрино — призрачная частица атома

Закон всемирного тяготения

Я опять хочу подчеркнуть, что законы сохранения, которые были описаны, в действительности не «законы», а просто обобщения. Производя разнообразные измерения, ученые убеждались каждый раз, что импульс, момент количества движения, масса и энергия системы, которая кажется замкнутой, остаются постоянными при любых изменениях в системе. Тогда они сделали широкое обобщение, что данные этих измерений всегда остаются постоянными при всех условиях. Но слова «всегда» и «при всех условиях» — предательские слова. Знаем ли мы на самом деле, что происходит «всегда» и «при всех условиях»? Но даже если упорно продолжать верить в справедливость этого обобщения на Земле, будет ли верно оно для внеземных условий? Наши измерения «сохраняющихся» величин сделаны на Земле, в земных условиях. Не очень хорошо переходить от измерений к предположению о том, что происходит «всегда» и «при всех условиях на Земле. И совсем плохо предполагать, что слова всегда» и «везде» справедливы для всей Вселенной, условия в которой могут невероятно отличаться от земных.

Будет ли сохраняться энергия в условиях вакуума космического пространства? Сохраняется ли энергия при сверхвысоких температурах внутри звезд, температурах, которые нельзя воспроизвести в лаборатории?

В древности философы считали само собой разумеющимся, что «законы природы» не одни и те же во Вселенной: одни — для Земли, другие — для неба. Казалось, что для этого были все основания. На Земле тела падают вниз, а небесные тела движутся по неизменным орбитам и никогда не падают. На Земле тела меняются, разлагаются, умирают, а в небе нельзя заметить каких-либо изменений; Солнце такое же светлое и яркое, как и вчера и вообще на всей памяти человечества.

Однако в наше время собраны факты, которые подчеркивают единство законов природы. Первый сокрушительный удар был нанесен в 1687 году Ньютоном, опубликовавшим книгу о трех законах движения. Основываясь на них, он доказал, что падать яблоко с ветки на землю заставляет та же сила, которая удерживает Луну на орбите вокруг Земли. Падающие на Землю предметы и вращающиеся в небе тела подчиняются одному и тому же основному закону взаимного притяжения, или, выражаясь точнее, закону всемирного тяготения. Акцент в этой фразе надо сделать на слове «всемирное».

Но является ли этот закон действительно всемирным? во времена Ньютона и более столетия после него действие гравитации изучали на примере планет и спутников, так что «закон», несмотря на предполагаемую универсальность, в действительности был ограничен Солнечной системой. В девяностых годах XVIII века английский астроном Вильям Гершель открыл «двойные звезды», которые при внимательном наблюдении оказались близкими соседями, вращающимися один вокруг другого. Дальнейшее тщательное изучение показало, что эти звезды, отстоящие друг от друга на сотни триллионов километров, вращаются по своим орбитам точно в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона.

Но даже за самыми удаленными двойными звездами имеются огромные космические пространства, недосягаемые для самых современных приборов.

Правильно ли тогда утверждать, что закон всемирного (предположительно) тяготения справедлив во всей Вселенной, известной и неизвестной? Нет, конечно.

С другой стороны, факты, свидетельствующие в пользу единства «закона природы», производят впечатление. Позиция физиков примерно такова: то, что мы считаем «законами природы», нельзя применять одинаково во всей Вселенной во все времена, но пока не получено надежное доказательство обратного, мы будем их применять.

Эта позиция основана не только на одном факте кажущейся универсальности гравитации. Более веские доказательства, подтверждающие универсальность основных научных обобщений, исходят из того, что свет от самых далеких звезд очень похож на свет газового пламени с расстояния одного метра.

Свет проявляет свойства, которые можно объяснить предположив, что он состоит из волн различной длин Присутствие определенных длин волн и отсутствие других характеризует материал, служащий источником света. Каждый химический элемент, если его раскалить до высокой температуры, дает в спектре характерный набор длин волн, по которому его можно отличить от других элементов. Этот метод был тщательно разработан в 1859 году немецким физиком Густавом Робертом Кирхгофом. Так как свет разлагается в спектр, т. е. в полосу расположенных по порядку длин волн, техника разложения была названа спектроскопией. С помощью спектроскопии можно получить сведения о химическом составе Солнца. Оказалось, что оно содержит те же химические элементы, что и Земля. По крайней мере спектральные характеристики различных хорошо известных химических элементов в точности воспроизводят отдельные области солнечного спектра. Изучение спектра звезд наглядно свидетельствует о том, что остальная Вселенная состоит из тех же элементов.

В 1868 году, когда некоторые спектральные характеристики солнечного света нельзя было воспроизвести никаким из известных элементов, английский астроном Джозеф Норман Локьер предположил существование нового элемента, еще не открытого на Земле. Он назвал его гелием, что по-русски означает «солнце». В конце концов в 1895 году этот солнечный элемент действительно был открыт на Земле. Итак, если предположить, что научное обобщение (в частности, законы сохранения) универсально для Вселенной, можно по-новому взглянуть на астрономию. До 1700 года астрономы ограничивались только наблюдением небесного свода, затем они вышли за пределы простого наблюдения. Они делали все больше и больше выводов о структуре небесных тел, об их прошлом и будущем, применяя к ним земные законы сохранения.

Например, Солнечная система состоит из тел, которые вращаются вокруг своих осей и движутся вокруг других тел. Так, Луна движется вокруг Земли, Ганимед — вокруг Юпитера, а Земля и Юпитер вращаются вокруг Солнца. Если Солнечную систему обозревать с точки, расположенной над Северным полюсом, окажется, что Земля вращается вокруг своей оси против часовой стрелки. Точно так же вращается Солнце и все планеты, за исключением Урана и Венеры. Более того, все планеты без исключения и все спутники с одним небольшим несущественным исключением вращаются вокруг Солнца или некоторых центральных планет против часовой стрелки. Следовательно, имеется громадный момент количества движения, только незначительная часть которого скомпенсирована противоположным моментом количества движения. Поэтому любая теория, пытающаяся объяснить возникновение Солнечной системы, должна объяснить существование этого момента количества движения. Он не мог возникнуть из ничего, он должен был образоваться в процессе формирования Солнечной системы, при котором компенсирующий противоположный момент был передан остальной части Вселенной.

Более того, если тела Солнечной системы рассматривать отдельно, окажется, что планеты, масса которых составляет меньше 0,2 % общей массы Солнечной системы, обладают 98 % полного момента количества движения. Солнце, имея массу больше 99,8 % общей массы Солнечной системы, обладает только 2 % момента количества движения. Любая теория, пытающаяся объяснить образование Солнечной системы, должна, следовательно, объяснить не только существование момента количества движения, но и его неравномерное распределение.

Удовлетворить требованиям сохранения момента количества движения при создании теорий образования солнечной системы оказалось нелегко. Однако без закона сохранения подходила бы почти любая теория образования Солнечной системы, и нельзя было отдать предпочтение ни одной из них. До сих пор еще не создана теория полностью и удовлетворительно объясняющая существование и распределение момента количества движения, хотя астрономы прилагают свои усилия в определенных направлениях. Добавим, что когда в конце концов возникнет теория, которая полно и логично объяснит существование и распределение момента количества движения будут все основания считать ее верной, так как невероятно, чтобы две радикально противоположные теории независимо удовлетворяли такому строгому условию, как закон сохранения момента количества движения.

Мы рассмотрим одну из иллюстраций могущества закона сохранения. В дальнейшем нам встретится целый ряд подобных примеров.

Решение задач на закон всемирного тяготения

Просмотр содержимого документа
«Решение задач на закон всемирного тяготения»

Решение задач

Закон всемирного тяготения.

1.Кто впервые сформулировал закон всемирного тяготения?   1) Ньютон

2) Галилей 3) Аристотель 4) Архимед

2 . В каких случаях справедлив закон всемирного тяготения?

  1) 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 нее

2) во всех перечисленных случаях

3) если оба тела однородны и имеют шарообразную форму

4) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними

3. Выберите формулу, выражающую закон всемирного тяготения .

1 ) F = μN

2) F = Gm 1

m 2 /r 2

3) F = -kx

4) F = ma

4. Космический корабль массой 10 т приближается к орбитальной станции массой 30 т на расстояние 100 м. Определите силу их взаимодействия друг с другом.

1) 2 ∙ 10 -8 Н

2) 2 ∙ 10 -6 Н

3) 1 ∙ 10 -6 Н

4) 1 ∙ 10 -8 Н

5. Определите значение силы взаимного тяготения двух кораблей, удаленных на расстояние 1000 м друг от друга, если масса каждого из них 10000 т.

1) 6,67 мН

2) 6,67 мк Н

3) 0,667 Н

4) 6,67 кН

6.При увеличении массы одного из взаимодействующих тел в 7 раз сила всемирного тяготения

  1) увеличилась в 49 раз

2) уменьшилась в 7 раз

3) уменьшилась в 49 раз

4) увеличилась в 7 раз

 

7. При увеличении массы каждого из взаимодействующих тел в 3 раза сила всемирного тяготения

1) уменьшилась в 9 раз

2) уменьшилась в 3 раз

3) увеличилась в 9 раза

4) увеличилась в 3 раза

 

8. При уменьшении в 2 раза расстояния между центрами шарообразных тел сила гравитационного притяжения

1) увеличилась в 4 раза

2) увеличилась в 2 раза

3) уменьшилась в 4 раза

4) уменьшилась в 2 раза

9. Если массу одного тела увеличить в 9 раз, а расстояние между телами уменьшить в 3 раза, то сила всемирного тяготения

1) уменьшится в 27 раз

2) не изменится

3) уменьшится в 3 раза

4) уменьшится в 9 раз

10. По какой из приведенных форму можно рассчитать силу гравитационного притяжения между двумя летающими тарелками одинаковой массы m, если их диаметр равен 2а и они находятся на расстоянии 2а друг от друга?

1) Ни по одной из формул

2) F = Gm 2 / 4a 2

3) F = Gm 2 / 16a 2

4) F = Gm 2 / a 2

Ответы:

1) 1;

2) 1;

3) 2;

4) 2;

5) 1;

6) 4;

7) 3;

8) 1;

9) 2;

10) 2.

Конспект урока на тему «Закон всемироного тяготения»

урок по физике в 9 классе

Тема   закон всемирного тяготения

подготовила Готманова Е.А

Цели урока:

обучающая: изучение закона всемирного тяготения, границ его применимости, знакомство с опытным определением гравитационной  постоянной;

— развивающая: развитие умений анализировать учебный материал: наблюдать, сравнивать, сопоставлять изучаемые явления, факты,  делать выводы; развитие умственной деятельности, целостности   восприятия и умений анализировать знания;

— воспитательная:  воспитание познавательного интереса  культуры умственного труда и естественно-материалистического мировоззрения.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация к уроку, карточки для проверочной работы на  2 варианта, таблица для рефлексии (у каждого ученика).

Тип урока: комбинированный.

Ход урока.

  1. Организационный момент.
  2. Постановка проблемного вопроса (Слайд 1)
  3. . Объявление темы, целей  урока (Слайд 2) (мы узнаем о законе всемирного тяготения и границах его применимости; используя разные формы деятельности, научимся видеть этот закон в окружающем нас мире; надеюсь, что ваше познание закона всемирного тяготения продолжится и в самообразовании).

IV. Актуализация опорных знаний .

(Слайд 3)

Проверочная работа по карточкам (5 минут). Возьмите листок под номером 1.

Вариант 1

1.   На столе лежит книга. Какие силы действуют на неё? Почему книга покоится? Изобразите силы графически.

2.   С каким ускорением движется при разбеге реактивный  самолет массой 45 т, если сила тяги двигателей 90 кН?

3. В каких из приведенных ниже случаев речь идет о движении  тел по инерции?

А. Тело лежит на поверхности стола.

В.  Спутник движется по орбите вокруг Земли.

 С. Катер после выключения двигателя продолжает двигаться по поверхности воды.

Вариант 2

1.  Люстра висит на цепи. Какие силы действуют на люстру ? Почему она покоится? Изобразите силы графически.

2.   Какова масса тела, которому сила 16 Н сообщает ускорение  4 м/с2?

3. В каких из приведенных ниже случаев речь идет о движении  тел по инерции?

А. Всадник летит через голову споткнувшейся лошади.

В. Человек, поскользнувшись, падает назад.

С.  Пузырек воздуха равномерно и прямолинейно  движется в трубке с водой.

V. Основная часть. Изучение нового материала. Возьмите листок под номером 2. В процессе объяснения нового материала вы должны заполнить небольшую таблицу.

Учитель: Как был открыт закон всемирного тяготения?

(Слайд 4) Открыл этот закон английский ученый Исаак Ньютон в 1667 году. Свое открытие И. Ньютон обосновал на астрономических наблюдениях.

(Слайд 4) Эти астрономические наблюдения были сделаны датским астрономом Тихо Браге. Тихо Браге измерил положение всех на тот момент известных планет и записал их координаты, но вывести окончательно, создать закон движения планет относительно Солнца Тихо Браге не удалось.

(Слайд 4) Это сделал его ученик Иоганн Кеплер. Иоганн Кеплер воспользовался не только измерениями Тихо Браге, но и к тому времени уже достаточно обоснованной, используемой везде и всюду гелиоцентрической системой мира Коперника. Той системой, в которой считается, что в центре нашей системы находится Солнце и вокруг него обращаются планеты.

 (Слайд4) Одновременно с выводом закона всемирного тяготения появилось несколько вопросов, например, почему те или иные тела притягиваются друг к другу и каким свойствам должны отвечать эти тела. Почему они создают вокруг себя нечто, что заставляет другие тела двигаться относительно них с тем условием, которое мы рассматриваем. Отвечать на эти вопросы пришлось Ньютону, и он быстро нашел на них ответы. В первую очередь Ньютон предположил, что все тела обладают свойством притяжения, т.е. те тела, которые обладают массами, притягиваются друг к другу. Это явление стали называть всемирным тяготением. А тела, которые притягивают друг к другу другие, создают силу. Эту силу, с которой тела притягиваются, стали называть гравитационной (от слова gravitas – «тяжесть»).

(Слайд 5) Ньютону удалось получить формулу для вычисления силы взаимодействия тел, обладающих массами. Обычно именно эту формулу и называют законом всемирного тяготения. Сам закон всемирного тяготения обычно звучит так: два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Давайте рассмотрим величины, которые входят в этот закон. Итак, сам закон всемирного тяготения выглядит следующим образом:

F – [H], m – [кг], R – [м]

(Слайд 6) Здесь есть еще одна величина – G, гравитационная постоянная. Ее физический смысл заключается в том, что она показывает, с какой силой взаимодействуют два тела массой в 1 кг, каждый в 1 кг, расположенные на расстоянии 1 м. Обращаю ваше внимание, что эта величина очень маленькая, она всего лишь по порядку величины составляет 10-11.

Такое ее значение говорит о том, в каком соотношении находятся, с какой силой взаимодействуют тела, находящиеся рядом, и даже если они будут достаточно близко располагаться (например, два стоящих человека), они абсолютно не почувствуют этого взаимодействия, поскольку порядок силы 10-11 не даст значительного ощущения. Действие гравитационной силы начинает сказываться только тогда, когда масса тел велика.

Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, значения гравитационной постоянной он еще не знал. Ее точное измерение этой величины только произошло в конце XVIII века, в 1788 году.

(Слайд 7,8) Как же впервые была определена эта величина? Это сделал в конце XVIII века английский ученый Генри Кавендиш. Экспериментальным путем при помощи т.н. крутильных весов он достаточно точно определил эту величину – .

(Слайд 9) Теперь обсудим границы применимости закона всемирного тяготения. В той форме, в которой мы используем закон всемирного тяготения, он справедлив не всегда, а только в некоторых случаях.

Итак, расстояние между телами, как его определять? Тела разные, и расстояния между ними тоже могут быть разными, т.е. относительно чего мы должны определять эти расстояния. Закон всемирного тяготения в данном случае будет справедлив, когда тела, во-первых, точечные.

Что значит точечные тела? Это означает, что расстояние между телами такое большое, что размерами самих тел мы можем пренебречь. Это первое важное условие.

Второй случай ограничения. Закон всемирного тяготения применим, когда тела обладают сферической формой. В этом случае, даже если расстояния между телами все-таки не так велики, закон всемирного тяготения все равно применим, если тела обладают сферической формой. Тогда расстояния определяются как расстояния между центрами рассматриваемых тел.

И последнее, третье условие: если одно тело будет шар или сфера, а другое тело – материальная точка. Это как раз случай, когда вокруг Земли по своим орбитам движутся спутники.

Значение закона всемирного тяготения: (Слайд 10)

  • Объясняет движение планет
  • Объясняет морские приливы и отливы
  • Позволил открыть новые планеты – Нептун и Плутон
  • Можно предсказывать солнечные и лунные затмения
  • Можно объяснить строение Солнечной системы

IV.    Закрепление .  Возьмите листок под номером 3.

(Слайд 11)

Мини-тест

  1. При каких условиях, перечисленных ниже, справедлив закон всемирного тяготения?

А.   закон справедлив для любых неподвижных тел

Б.    закон справедлив только для намагниченных тел

С.    закон справедлив только для точечных тел

  1. Почему человек не может взлететь вверх подобно птице, а вынужден создавать самолёты, ракеты?

А.  его масса значительно меньше массы Земли

Б.   действие силы тяготения

С.   действие силы инерции

     3. Почему при разговоре друг с другом  мы не ощущаем взаимного притяжения?

А.  силы притяжения очень малы

Б.  сила притяжения Земли значительно больше

С.  действуют силы отталкивания.

(Слайд 12) Расчётные задачи.

1.   Космический корабль массой 8 т приблизился к орбиталь­ной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.

2.   На каком расстоянии сила притяжения между двумя  телами массой по

1 000 кг каждое, будет равна 6,67 • 10 -9 Н?

3.   Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг  от друга и притягиваются с силой 6,67 · 10-15 Н. Какова масса  каждого шарика?

V. Подведение итогов.  (Слайд 13)

Рефлексия Возьмите листок под номером 4.

(ученики заполняют таблицу)

Фамилия, имя

Что узнал?

Теперь я могу…

Что заинтересовало?

Что непонятно?

Подведение итогов урока: сегодня на уроке мы познакомились с законом всемирного тяготения, узнали историю его открытия, научились решать задачи и тестовые задания по теме «Закон всемирного тяготения». Теперь вы сможете объяснить движение планет, возникновение приливов и отливов, в целом оценить значение закона всемирного тяготения.

Выставление оценок.

V.     Домашнее задание. (Слайд 14)

§ 15, упр.15 (3,4).

 

 

 

Просмотр содержимого документа
«Конспект урока на тему «Закон всемироного тяготения» »

урок по физике в 9 классе

Тема закон всемирного тяготения

подготовила Готманова Е.А

Цели урока:

обучающая: изучение закона всемирного тяготения, границ его применимости, знакомство с опытным определением гравитационной постоянной;

— развивающая: развитие умений анализировать учебный материал: наблюдать, сравнивать, сопоставлять изучаемые явления, факты, делать выводы; развитие умственной деятельности, целостности восприятия и умений анализировать знания;

— воспитательная: воспитание познавательного интереса культуры умственного труда и естественно-материалистического мировоззрения.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация к уроку, карточки для проверочной работы на 2 варианта, таблица для рефлексии (у каждого ученика).

Тип урока: комбинированный.

Ход урока.

  1. Организационный момент.

  2. Постановка проблемного вопроса (Слайд 1)

III. Объявление темы, целей урока (Слайд 2) (мы узнаем о законе всемирного тяготения и границах его применимости; используя разные формы деятельности, научимся видеть этот закон в окружающем нас мире; надеюсь, что ваше познание закона всемирного тяготения продолжится и в самообразовании).

IV. Актуализация опорных знаний .

(Слайд 3)

Проверочная работа по карточкам (5 минут). Возьмите листок под номером 1.

Вариант 1

1. На столе лежит книга. Какие силы действуют на неё? Почему книга покоится? Изобразите силы графически.

2. С каким ускорением движется при разбеге реактивный самолет массой 45 т, если сила тяги двигателей 90 кН?

3. В каких из приведенных ниже случаев речь идет о движении тел по инерции?

А. Тело лежит на поверхности стола.

В. Спутник движется по орбите вокруг Земли.

С. Катер после выключения двигателя продолжает двигаться по поверхности воды.

Вариант 2

1. Люстра висит на цепи. Какие силы действуют на люстру ? Почему она покоится? Изобразите силы графически.

2. Какова масса тела, которому сила 16 Н сообщает ускорение 4 м/с2?

3. В каких из приведенных ниже случаев речь идет о движении тел по инерции?

А. Всадник летит через голову споткнувшейся лошади.

В. Человек, поскользнувшись, падает назад.

С. Пузырек воздуха равномерно и прямолинейно движется в трубке с водой.

V. Основная часть. Изучение нового материала. Возьмите листок под номером 2. В процессе объяснения нового материала вы должны заполнить небольшую таблицу.

Учитель: Как был открыт закон всемирного тяготения?

(Слайд 4) Открыл этот закон английский ученый Исаак Ньютон в 1667 году. Свое открытие И. Ньютон обосновал на астрономических наблюдениях.

(Слайд 4) Эти астрономические наблюдения были сделаны датским астрономом Тихо Браге. Тихо Браге измерил положение всех на тот момент известных планет и записал их координаты, но вывести окончательно, создать закон движения планет относительно Солнца Тихо Браге не удалось.

(Слайд 4) Это сделал его ученик Иоганн Кеплер. Иоганн Кеплер воспользовался не только измерениями Тихо Браге, но и к тому времени уже достаточно обоснованной, используемой везде и всюду гелиоцентрической системой мира Коперника. Той системой, в которой считается, что в центре нашей системы находится Солнце и вокруг него обращаются планеты.

(Слайд4) Одновременно с выводом закона всемирного тяготения появилось несколько вопросов, например, почему те или иные тела притягиваются друг к другу и каким свойствам должны отвечать эти тела. Почему они создают вокруг себя нечто, что заставляет другие тела двигаться относительно них с тем условием, которое мы рассматриваем. Отвечать на эти вопросы пришлось Ньютону, и он быстро нашел на них ответы. В первую очередь Ньютон предположил, что все тела обладают свойством притяжения, т.е. те тела, которые обладают массами, притягиваются друг к другу. Это явление стали называть всемирным тяготением. А тела, которые притягивают друг к другу другие, создают силу. Эту силу, с которой тела притягиваются, стали называть гравитационной (от слова gravitas – «тяжесть»).

(Слайд 5) Ньютону удалось получить формулу для вычисления силы взаимодействия тел, обладающих массами. Обычно именно эту формулу и называют законом всемирного тяготения. Сам закон всемирного тяготения обычно звучит так: два тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Давайте рассмотрим величины, которые входят в этот закон. Итак, сам закон всемирного тяготения выглядит следующим образом:

F – [H], m – [кг], R – [м]

(Слайд 6) Здесь есть еще одна величина – G, гравитационная постоянная. Ее физический смысл заключается в том, что она показывает, с какой силой взаимодействуют два тела массой в 1 кг, каждый в 1 кг, расположенные на расстоянии 1 м. Обращаю ваше внимание, что эта величина очень маленькая, она всего лишь по порядку величины составляет 10-11.

Такое ее значение говорит о том, в каком соотношении находятся, с какой силой взаимодействуют тела, находящиеся рядом, и даже если они будут достаточно близко располагаться (например, два стоящих человека), они абсолютно не почувствуют этого взаимодействия, поскольку порядок силы 10-11 не даст значительного ощущения. Действие гравитационной силы начинает сказываться только тогда, когда масса тел велика.

Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, значения гравитационной постоянной он еще не знал. Ее точное измерение этой величины только произошло в конце XVIII века, в 1788 году.

(Слайд 7,8) Как же впервые была определена эта величина? Это сделал в конце XVIII века английский ученый Генри Кавендиш. Экспериментальным путем при помощи т.н. крутильных весов он достаточно точно определил эту величину – .

(Слайд 9) Теперь обсудим границы применимости закона всемирного тяготения. В той форме, в которой мы используем закон всемирного тяготения, он справедлив не всегда, а только в некоторых случаях.

Итак, расстояние между телами, как его определять? Тела разные, и расстояния между ними тоже могут быть разными, т.е. относительно чего мы должны определять эти расстояния. Закон всемирного тяготения в данном случае будет справедлив, когда тела, во-первых, точечные.

Что значит точечные тела? Это означает, что расстояние между телами такое большое, что размерами самих тел мы можем пренебречь. Это первое важное условие.

Второй случай ограничения. Закон всемирного тяготения применим, когда тела обладают сферической формой. В этом случае, даже если расстояния между телами все-таки не так велики, закон всемирного тяготения все равно применим, если тела обладают сферической формой. Тогда расстояния определяются как расстояния между центрами рассматриваемых тел.

И последнее, третье условие: если одно тело будет шар или сфера, а другое тело – материальная точка. Это как раз случай, когда вокруг Земли по своим орбитам движутся спутники.

Значение закона всемирного тяготения: (Слайд 10)

  • Объясняет движение планет

  • Объясняет морские приливы и отливы

  • Позволил открыть новые планеты – Нептун и Плутон

  • Можно предсказывать солнечные и лунные затмения

  • Можно объяснить строение Солнечной системы

IV. Закрепление . Возьмите листок под номером 3.

(Слайд 11)

Мини-тест

  1. При каких условиях, перечисленных ниже, справедлив закон всемирного тяготения?

А. закон справедлив для любых неподвижных тел

Б. закон справедлив только для намагниченных тел

С. закон справедлив только для точечных тел

  1. Почему человек не может взлететь вверх подобно птице, а вынужден создавать самолёты, ракеты?

А. его масса значительно меньше массы Земли

Б. действие силы тяготения

С. действие силы инерции

3. Почему при разговоре друг с другом мы не ощущаем взаимного притяжения?

А. силы притяжения очень малы

Б. сила притяжения Земли значительно больше

С. действуют силы отталкивания.

(Слайд 12) Расчётные задачи.

1. Космический корабль массой 8 т приблизился к орбиталь­ной космической станции массой 20 т на расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного притяжения.

2. На каком расстоянии сила притяжения между двумя телами массой по

1 000 кг каждое, будет равна 6,67 • 10 -9 Н?

3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м друг от друга и притягиваются с силой 6,67 · 10-15 Н. Какова масса каждого шарика?

V. Подведение итогов. (Слайд 13)

Рефлексия Возьмите листок под номером 4.

(ученики заполняют таблицу)

Фамилия, имя

Что узнал?

Теперь я могу…

Что заинтересовало?

Что непонятно?

Подведение итогов урока: сегодня на уроке мы познакомились с законом всемирного тяготения, узнали историю его открытия, научились решать задачи и тестовые задания по теме «Закон всемирного тяготения». Теперь вы сможете объяснить движение планет, возникновение приливов и отливов, в целом оценить значение закона всемирного тяготения.

Выставление оценок.

V. Домашнее задание. (Слайд 14)

§ 15, упр.15 (3,4).

 

Закон всемирного тяготения

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 29Следующая ⇒

Абсолютно между всеми телами во Вселенной существуют силы притяжения или, другими словами, силы всемирного тяготения.

Тяготение, гравитация, гравитационное взаимодействие, универсальное взаимодействие между любыми видами материи. Если это взаимодействие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света), то справедлив закон всемирного тяготения Ньютона.

Класси́ческая тео́рия тяготе́ния Ньютона (зако́н всемирного тяготе́ния Ньютона) — один из универсальных законов природы, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Он гласит:

каждые две материальные частицы притягивают друг друга с силой F, прямо пропорциональной их массам m1 и m2и обратно пропорциональной квадрату расстояния r между ними (рис. 31):

F1 = F2 = .

Рис. 31.

Здесь = 6,67 •10-11 м³/(кг• с²) — гравитационная постоянная, сила F направлена вдоль прямой, соединяющей эти частицы. Под «частицами» здесь подразумеваются тела, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями между ними, т. е. материальные точки.

Физический смысл гравитационной постоянной: гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

2). Сила тяжести

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называетсясилой тяжести.

В широком смысле: сила тяжести , действующая на любое тело, находящееся вблизи земной поверхности, и определяемая как геометрическая сумма силы притяжения Земли и центробежной силы инерции , учитывающей эффект суточного вращения Земли. Направление силы тяжести – вертикаль в данной точке земной поверхности (рис. 32). Аналогично определяется сила тяжести на любом небесном теле. Значение силы тяжести зависит от географической широты положения тела; например, на Земле сила тяжести на полюсе и на экваторе отличаются на 0,5% (на Луне значения силы тяжести примерно в 6 раз меньше, чем на Земле).

Рис. 32.

В узком смысле: силой тяжести называется сила Т, с которой Земля притягивает все находящиеся вблизи её поверхности тела:

Т = m ,

где g = 9,81 — ускорение свободного падения.

Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз. Точка её приложения находится в центре тяжести тела (рис. 33).

Рис. 33.

3). Сила реакции опоры

Представим тяжелый предмет, лежащий на столе. Стол прогибается под тяжестью предмета. Но согласно третьему закону Ньютона стол воздействует на предмет с точно такой же силой, что и предмет на стол. Сила направлена противоположно силе, с которой предмет давит на стол, т.е. вверх. Эта сила называется реакцией опоры.

Природа этой силы объясняется на молекулярном уровне. Абсолютно любое тело на микроуровне деформирует опору, поэтому возникает реакция опоры. Специальной формулы для нахождения этой силы нет. Обозначают ее буквой но эта сила просто отдельный вид силы упругости, поэтому она может быть обозначена и как упр. Сила приложена в точке соприкосновения предмета с опорой, направлена перпендикулярно опоре (рис. 34).

Рис. 34.

4). Сила трения

Тре́ние — процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде. По-другому называется фрикционным взаимодействием (англ. friction). Изучением процессов трения занимается раздел физики, который называется механикой фрикционного взаимодействия, или трибологией.

Сила трения — это сила, возникающая в месте соприкосновения тел и препятствующая их относительному движению. Причины возникновения силы трения:

1) Шероховатость соприкасающихся поверхностей.

2) Взаимное притяжение молекул этих поверхностей.

Принято, что сила трения прямо пропорциональна силе нормальной реакции ( ) т. е. зависит от того, насколько сильно тела прижаты друг к другу и от их материала.

Виды трения

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

· Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.

· Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.

· Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

Рассмотрим силу трения скольжения (рис. 35).

Если тело скользит по какой-либо поверхности, его движению препятствует сила трения скольжения: тр. = , где — сила реакции опоры, a μ — коэффициент трения скольжения. Коэф­фициент μ зависит от материала и качества обработки соприкасающихся поверхностей и не зависит от веса тела. Коэффициент трения определяется опытным путем.

Рис. 35.

 

Сила трения скольжения всегда направлена противоположно движению тела. При изменении на­правления скорости изменяется и направление си­лы трения.

Сила трения начинает действовать на тело, когда его пытаются сдвинуть с места. Если внешняя сила меньше произведения μ то тело не будет сдвигаться — началу движения, как принято гово­рить, мешает сила трения покоя. Тело начнет дви­жение только тогда, когда внешняя сила превы­сит максимальное значение, которое может иметь сила трения покоя тр. п.

Трение покоя сила трения, препятствующая возникновению движению одного тела по поверхности другого.

В некоторых случаях трение полезно (без трения невозможно было бы ходить по земле человеку, жи­вотным, двигаться автомобилям, поездам и т.д.), в таких случаях трение усиливают. Но в других слу­чаях трение вредно. Например, из-за него изнаши­ваются трущиеся детали механизмов, расходуется лишнее горючее на транспорте и т.д. Тогда с трением борются, применяя смазку («жидкостную или воздушную подушку») или заменяя скольжение на качение (поскольку трение качения характеризует­ся значительно меньшими силами, нежели трение скольжения).

Силы трения, в отличие от гравитационных сил и сил упругости, не зависят от координат относительного расположения тел, они могут зависеть от скорости относительного движения соприкасающихся тел. Силы трения являются неконсервативными, а диссипативными силами.

Примеры.

1). В рассматриваемом на рис.35 случае: N= mg, т.е. Fтр. = mg.

2). Рассмотрим случай тела, покоящегося на наклонной плоскости (рис.36). В этом случае: N= mg , тогда Fтр. = mg

Рис. 36.

5). Сила упругости

Сила упругости — это сила, упр,, возникающая в результате деформации тела и стремящаяся восстановить прежние размеры и форму тела.

Связь между силой упругости и упругой деформацией тела была установлена английским физиком Гуком.

Закон Гука

Закон Гука для одностороннего растяжения (сжатия) формулируют так:

сила упругости, возникающая при деформации тела, пропорциональна удлинению этого тела:

Fупр = ,

Рис. 37.

Сила упругости направлена противоположно деформации.

Жесткость пружины численно равна силе, которую надо приложить к упруго деформируемому образцу, чтобы вызвать его единичную деформацию.

В СИ: .

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.

При последовательном соединении, например, двух пружин жесткость рассчитывается по формуле:

При параллельном соединении пружин их жесткость равна:

Следует иметь в виду, что закон Гука выполняется только при малых деформациях. При превышении предела пропорциональности связь между напряжениями и деформациями становится нелинейной. Для многих сред закон Гука неприменим даже при малых деформациях.

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

ЭЙНШТЕЙНА ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ — это… Что такое ЭЙНШТЕЙНА ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ?

ЭЙНШТЕЙНА ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ
ЭЙНШТЕЙНА ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ

       

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.

ЭЙНШТЕЙНА ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ

см. Тяготение.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

.

  • ЭЙНШТЕЙН
  • ЭЙНШТЕЙНА КОЭФФИЦИЕНТЫ

Смотреть что такое «ЭЙНШТЕЙНА ЗАКОН ТЯГОТЕНИЯ» в других словарях:

  • Эйнштейна закон тяготения —         см. Тяготение …   Большая советская энциклопедия

  • Закон тяготения — Гравитация (всемирное тяготение, тяготение) (от лат. gravitas  «тяжесть»)  дальнодействующее фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все материальные тела. По современным данным, является универсальным взаимодействием в том… …   Википедия

  • Ньютона закон тяготения —         закон всемирного тяготения, один из универсальных законов природы; согласно Н. з. т. все материальные тела притягивают друг друга, причём величина силы тяготения не зависит от физических и химических свойств тел, от состояния их движения …   Большая советская энциклопедия

  • Закон всемирного тяготения — Гравитация (всемирное тяготение, тяготение) (от лат. gravitas  «тяжесть»)  дальнодействующее фундаментальное взаимодействие в природе, которому подвержены все материальные тела. По современным данным, является универсальным взаимодействием в том… …   Википедия

  • ТЯГОТЕНИЯ ТЕОРИЯ — раздел теории поля в теоретич. и математич. физике, широко использующий математич. методы исследования. Традиционным предметом Т. т. является изучение гравитационного взаимодействия между материальными объектами, сказывающегося на их движении и… …   Математическая энциклопедия

  • Классическая теория тяготения Ньютона — (Закон всеобщего тяготения Ньютона) закон, описывающий гравитационное взаимодействие в рамках классической механики. Этот закон был открыт Ньютоном в 1666 году. Он гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками… …   Википедия

  • Список научных публикаций Альберта Эйнштейна — Альберт Эйнштейн (1879 1955) был известным специалистом по теоретической физике, который наиболее известен как разработчик общей и специальной теорий относительности. Он также внёс большой вклад в развитие статистической механики, особенно… …   Википедия

  • ТЯГОТЕНИЕ — (гравитация, гравитационное взаимодействие), универсальное взаимодействие между любыми видами материи. Если это вз ствие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света с), то справедлив закон всемирного тяготения… …   Физическая энциклопедия

  • Тяготение —         гравитация, гравитационное взаимодействие, универсальное взаимодействие между любыми видами материи. Если это взаимодействие относительно слабое и тела движутся медленно (по сравнению со скоростью света), то справедлив закон всемирного… …   Большая советская энциклопедия

  • Физика —         I. Предмет и структура физики          Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… …   Большая советская энциклопедия


100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

Код и классификация направлений подготовки Код группы образовательной программы Наименование групп образовательных программ Количество мест
8D01 Педагогические науки   
8D011 Педагогика и психология D001 Педагогика и психология 45
8D012 Педагогика дошкольного воспитания и обучения D002 Дошкольное обучение и воспитание 5
8D013 Подготовка педагогов без предметной специализации D003 Подготовка педагогов без предметной специализации 22
8D014 Подготовка педагогов с предметной специализацией общего развития D005 Подготовка педагогов физической культуры 7
8D015 Подготовка педагогов по естественнонаучным предметам D010 Подготовка педагогов математики 30
D011 Подготовка педагогов физики (казахский, русский, английский языки) 23
D012 Подготовка педагогов информатики (казахский, русский, английский языки) 35
D013 Подготовка педагогов химии (казахский, русский, английский языки) 22
D014 Подготовка педагогов биологии (казахский, русский, английский языки) 18
D015 Подготовка педагогов географии 18
8D016 Подготовка педагогов по гуманитарным предметам D016 Подготовка педагогов истории 17
8D017 Подготовка педагогов по языкам и литературе D017 Подготовка педагогов казахского языка и литературы 37
D018 Подготовка педагогов русского языка и литературы 24
D019 Подготовка педагогов иностранного языка 37
8D018 Подготовка специалистов по социальной педагогике и самопознанию D020 Подготовка кадров по социальной педагогике и самопознанию 10
8D019 Cпециальная педагогика D021 Cпециальная педагогика 20
    Всего 370
8D02 Искусство и гуманитарные науки   
8D022 Гуманитарные науки D050 Философия и этика 20
D051 Религия и теология 11
D052 Исламоведение 6
D053 История и археология 33
D054 Тюркология 7
D055 Востоковедение 10
8D023 Языки и литература D056 Переводческое дело, синхронный перевод 16
D057 Лингвистика 15
D058 Литература 26
D059 Иностранная филология 19
D060 Филология 42
    Всего 205
8D03 Социальные науки, журналистика и информация   
8D031 Социальные науки D061 Социология 20
D062 Культурология 12
D063 Политология и конфликтология 25
D064 Международные отношения 13
D065 Регионоведение 16
D066 Психология 17
8D032 Журналистика и информация D067 Журналистика и репортерское дело 12
D069 Библиотечное дело, обработка информации и архивное дело 3
    Всего 118
8D04 Бизнес, управление и право   
8D041 Бизнес и управление D070 Экономика 39
D071 Государственное и местное управление 28
D072 Менеджмент и управление 12
D073 Аудит и налогообложение 8
D074 Финансы, банковское и страховое дело 21
D075 Маркетинг и реклама 7
8D042 Право D078 Право 30
    Всего 145
8D05 Естественные науки, математика и статистика      
8D051 Биологические и смежные науки D080 Биология 40
D081 Генетика 4
D082 Биотехнология 19
D083 Геоботаника 10
8D052 Окружающая среда D084 География 10
D085 Гидрология 8
D086 Метеорология 5
D087 Технология охраны окружающей среды 15
D088 Гидрогеология и инженерная геология 7
8D053 Физические и химические науки D089 Химия 50
D090 Физика 70
8D054 Математика и статистика D092 Математика и статистика 50
D093 Механика 4
    Всего 292
8D06 Информационно-коммуникационные технологии   
8D061 Информационно-коммуникационные технологии D094 Информационные технологии 80
8D062 Телекоммуникации D096 Коммуникации и коммуникационные технологии 14
8D063 Информационная безопасность D095 Информационная безопасность 26
    Всего 120
8D07 Инженерные, обрабатывающие и строительные отрасли   
8D071 Инженерия и инженерное дело D097 Химическая инженерия и процессы 46
D098 Теплоэнергетика 22
D099 Энергетика и электротехника 28
D100 Автоматизация и управление 32
D101 Материаловедение и технология новых материалов 10
D102 Робототехника и мехатроника 13
D103 Механика и металлообработка 35
D104 Транспорт, транспортная техника и технологии 18
D105 Авиационная техника и технологии 3
D107 Космическая инженерия 6
D108 Наноматериалы и нанотехнологии 21
D109 Нефтяная и рудная геофизика 6
8D072 Производственные и обрабатывающие отрасли D111 Производство продуктов питания 20
D114 Текстиль: одежда, обувь и кожаные изделия 9
D115 Нефтяная инженерия 15
D116 Горная инженерия 19
D117 Металлургическая инженерия 20
D119 Технология фармацевтического производства 13
D121 Геология 24
8D073 Архитектура и строительство D122 Архитектура 15
D123 Геодезия 16
D124 Строительство 12
D125 Производство строительных материалов, изделий и конструкций 13
D128 Землеустройство 14
8D074 Водное хозяйство D129 Гидротехническое строительство 5
8D075 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) D130 Стандартизация, сертификация и метрология (по отраслям) 11
    Всего 446
8D08 Сельское хозяйство и биоресурсы   
8D081 Агрономия D131 Растениеводство 22
8D082 Животноводство D132 Животноводство 12
8D083 Лесное хозяйство D133 Лесное хозяйство 6
8D084 Рыбное хозяйство D134 Рыбное хозяйство 4
8D087 Агроинженерия D135 Энергообеспечение сельского хозяйства 5
D136 Автотранспортные средства 3
8D086 Водные ресурсы и водопользование D137 Водные ресурсы и водопользования 11
    Всего 63
8D09 Ветеринария   
8D091 Ветеринария D138 Ветеринария 21
    Всего 21
8D11 Услуги   
8D111 Сфера обслуживания D143 Туризм 11
8D112 Гигиена и охрана труда на производстве D146 Санитарно-профилактические мероприятия 5
8D113 Транспортные услуги D147 Транспортные услуги 5
D148 Логистика (по отраслям) 4
8D114 Социальное обеспечение D142 Социальная работа 10
    Всего 35
    Итого 1815
    АОО «Назарбаев Университет» 65
    Стипендиальная программа на обучение иностранных граждан, в том числе лиц казахской национальности, не являющихся гражданами Республики Казахстан 10
    Всего 1890

Тест по физике Закон всемирного тяготения 9 класс

Тест по физике Закон всемирного тяготения для учащихся 9 класса с ответами. Тест состоит из 10 заданий и предназначен для проверки знаний к главе Законы взаимодействия и движения тел.

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?

4. Космический корабль массой 8 т приближается к орбиталь­ной станции массой 20 т на расстояние 100 м. Найдите силу их взаимного притяжения. Гравитационная постоянная

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

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 2 5 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 по физике Закон всемирного тяготения
1-3
2-4
3-3
4-1
5-2
6-1
7-3
8-4
9-4
10-3

Ньютонов гравитации — Почему закон всемирного тяготения Ньютона является действующим законом? Что заставляет любые два тела во Вселенной притягивать друг друга с силой?

Али Аббасинасаб,

Ну, простой ответ состоит в том, что физика просто не знает, почему массивные тела притягиваются друг к другу . И не потому, что ваш вопрос лишен смысла. Ваш вопрос: «Что заставляет большее тело в космосе оказывать гравитационное притяжение на меньшее тело?» на самом деле суть физики, которая спрашивает: Как все устроено?

Если кому-то по-прежнему не нравится слово «почему», его можно легко заменить здесь на «как», и мы получим: «Как именно большее тело гравитационно притягивает меньшее тело?»

[Абзац добавлен] Очевидно, это всего лишь мое мнение, поэтому позвольте мне просто процитировать Фейнмана из видео, которое я только что заметил в комментарии Луксена к ответу Альфреда Центавра.При ответе на вопрос «Почему два магнита притягиваются друг к другу?» он говорит: « Конечно, это разумный вопрос. Это отличный вопрос! » А потом, поиграв с идеей резиновой ленты (которая, как он признает, была бы обманом), он говорит: «Я не сможет сказать вам, почему магниты притягиваются друг к другу, но не скажу, что это так ».

Итак, возвращаясь к гравитации, физика на самом деле отчаянно ищет здесь ответ — отсюда, например, концепция гравитона, отсюда и попытки объединить общую теорию относительности и квантовую механику.Однако этот вопрос, задаваемый открыто, безусловно, очень неудобен для современной физики. Потому что вы на самом деле спрашиваете о передаче гравитационной силы. Что вызывает концепцию силы на расстоянии — принимаем мы это или нет? Потому что, если одно тело тянет за собой другое, то как это делается физически (механически)? И физика на самом деле (очень странным образом) пытается дать ответ на этот вопрос с помощью своих теорий искривленного пространства, гравитонов или гравитационных волн. Но эти ответы все еще не говорят «почему».

Во-первых, кривизна сама по себе не может заставить тело двигаться (к другому телу или просто к точке). Если кривизна вызывает движение, то только потому, что под ней находится гравитация. Вот почему мяч скатывается по склону. Он принимает кривизну (земли) , а также , он принимает гравитацию под (землей). Если убрать силу и оставить только кривизну … с мячом ничего не произойдет; он останется там, где был. Итак, кривизна не может заменить гравитационное притяжение, она не может заменить реальную силу.Физики это прекрасно понимают и поэтому все еще ищут ответ.

Концепции гравитона и гравитационных волн дают объяснение не лучше. Они притворяются ответом на вопрос о том, как передается тянущее усилие, но им все еще не удается этого сделать. Вы можете легко показать, как частица (мессенджер) отталкивает другую частицу, но вы не можете показать, как она притягивает ее к «отправителю». Сказать, что виртуальная (признанная только математической) или реальная частица говорит другой частице (телу) приблизиться, значит… смешно, мягко говоря. То же самое и с волной. Волна, распространяющаяся от A к B, может только оттолкнуть предмет B от предмета A, но не оттолкнуть его. Таким образом, физика может легко объяснить, как сила отталкивает предметы друг от друга, но не может показать, как она притягивает их друг к другу. (Плюсы и минусы в отношении заряда также не являются объяснением — физика на самом деле не знает, как минус привлекает плюс. Как частица с минусом знает, что есть частица с плюсом, и почему она должна двигаться? )

Значит, ваш вопрос не «философский», «метафизический» или даже вздор.Дело в том, что у физики нет механического ответа на ваш вопрос, она не знает, как передается сила. Поэтому он избегает этого, потому что ему «стыдно» (и говорит, что ваш вопрос «глупый»). Потому что физика фактически перестала давать механические объяснения почти 100 лет назад, и теперь она концентрируется на математических формулах. (Вот почему вы, например, услышите, что фотон может иметь вращение, но тогда это вращение не может быть «реальным» — ничто не может вращаться на самом деле). Физикам по-прежнему не нравится концепция силы на расстоянии, и в то же время они не любят признавать, что не имеют реального ключа к пониманию того, как передается сила притяжения (гравитации).

Следовательно, в другом месте вам говорят, что физика не заботится о том, «почему». Говорят, он заботится только о формулах. Вот как это работает сейчас, потому что со времен Эйнштейна или, возможно, даже до него, физика была захвачена математиками. Вот почему Фейнман сказал: «Заткнись и посчитай!». Но вопросы того типа, который вы задали, совершенно справедливы и имеют первостепенное значение. Математикам нет дела до понимания, физиков наоборот.

В качестве эпилога хочу процитировать… Снова Фейнман (6’30 «):« Я должен сказать, что это возможно, и я часто высказывал гипотезу, что физика в конечном итоге не потребует математических утверждений. Что механизм в конечном итоге будет раскрыт … Меня всегда беспокоит, что, несмотря на все эти местные дела, то, что происходит в крошечном … независимо от того, насколько крошечной областью пространства и какой крошечной областью времени , согласно законам, как мы понимаем их сегодня, вычислительной машине требуется бесконечное количество логических операций, чтобы вычислить.Итак, как все это может происходить в этом крошечном пространстве? Итак, почему требуется бесконечное количество логики, чтобы выяснить, что собирается делать один вонючий крошечный кусочек пространства-времени? И поэтому я часто выдвигал гипотезу, что законы окажутся в конце простыми , как шахматная доска, со всеми очевидными сложностями ».

Моя гипотеза состоит в том, что если мы действительно хотим, чтобы законы были простыми, нам нужно искать ответы на такие вопросы, как «Что заставляет любые два тела во Вселенной притягивать друг друга с силой?» И, конечно же, современная физика со всей грудой математических выкладок, запрещающая задавать вопросы «как», вовсе не пытается достичь этой цели.

П.С. Я, вероятно, получу немало отрицательных голосов за этот ответ, но это (печальная) правда. Поэтому я с нетерпением жду реальных контраргументов.

Закон всемирного тяготения Ньютона

Обзор

В 1687 году английский физик сэр Исаак Ньютон (1642-1727) опубликовал закон всемирного тяготения в своей важной и влиятельной работе Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Математические принципы естественной философии) .В своей простейшей форме закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что тела с массой притягиваются друг к другу с силой, которая изменяется прямо как произведение их масс и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Этот математически элегантный закон, однако, предложил на удивление аргументированный и глубокий взгляд на механику природного мира, потому что он показал космос, связанный вместе взаимным гравитационным притяжением составляющих его частиц. Более того, наряду с законами движения Ньютона, закон всемирного тяготения стал руководящей моделью для будущего развития физических законов.

Предпосылки

Закон всемирного тяготения Ньютона был выведен из законов движения планет немецкого математика и астронома Иоганна Кеплера (1571–1630), концепции «действие на расстоянии» и собственных законов движения Ньютона. . Основываясь на наблюдениях Галилея за падающими телами, Ньютон утверждал, что гравитация — универсальное свойство всей материи. Хотя сила тяжести может стать бесконечно малой при увеличении расстояния между телами, все тела массы оказывают гравитационную силу друг на друга.Ньютон экстраполировал, что сила тяжести (позже характеризуемая гравитационным полем) простирается до бесконечности и, таким образом, связывает вселенную вместе.

Влияние закона всемирного тяготения Ньютона изначально было более качественным, чем количественным. Закон всемирного тяготения Ньютона, математически выраженный как F = ( G ) ( m 1 m 2 ) / r 2 , утверждал, что гравитационное притяжение между двумя телами с массой m 1 и m 2 было прямо пропорционально массам тел и обратно пропорционально квадрату расстояния ( r ) между центрами масс.Соответственно, удвоение одной массы привело к удвоению гравитационного притяжения, в то время как удвоение расстояния между массами привело к уменьшению гравитационной силы до четверти ее прежнего значения. Однако прошло почти столетие, прежде чем английский физик Генри Кавендиш (1731-1810) смог определить недостающую гравитационную постоянную ( G ), которая позволила достаточно точно определить действительную гравитационную силу. Тем не менее, экономия закона Ньютона позволила легко применить его количественное применение к задачам астрономии и механики.

Ньютон признал, что у него нет фундаментального объяснения самого механизма гравитации. В «Началах » Ньютон заявил: «… Я не смог обнаружить причину этих свойств гравитации из явлений, и я не выдвигаю никаких гипотез (относительно ее механизма)». Более того, Ньютон утверждал: «Для нас достаточно того, что гравитация действительно существует и действует согласно законам, которые мы объяснили, и в значительной степени служит для объяснения движений небесных тел и наших морей.В своей более поздней работе, Opticks , Ньютон высказал предположение, что сила гравитации может передаваться через среду или «эфир». астрономов и ученых.Это было достаточно полезно, чтобы объяснить, что гравитация — это сила, ускоряющая планеты на их орбитах (т.е. сохраняющая направление орбитального движения, постоянно меняющееся к Солнцу). лежащий в основе механизм.Соответственно, закон Ньютона стал мощным описательным и предсказательным инструментом, который можно было использовать как подтверждение существования Бога или, в качестве альтернативы, как доказательство того, что для перемещения небес не требуется никакого божественного вмешательства.

Удар

Закон всемирного тяготения Ньютона оказался точным и эффективным инструментом, где бы его ни применяли. Поистине универсальный закон, его можно было проверить простым падением яблока или измерить с помощью самых подробных наблюдений за движением небесных тел.В двадцатом веке ньютоновская механика, частично основанная на законах всемирного тяготения Ньютона, все еще оказалась достаточно точной, чтобы управлять навигацией космического корабля.

Хотя закон всемирного тяготения Ньютона не предлагал фундаментального механизма объяснения гравитации, его полезность объяснения заключалась в более высоком уровне причинно-следственных связей. Использование закона разрешено физики и астрономы, чтобы установить мост между причиной и следствием в отношении падающих тел и планет, вращающихся вокруг них.

Кроме того, закон Ньютона нашел широкое признание и использование, потому что это был универсальный закон, связанный с информацией о телах, далекой от прямого эксперимента. Наблюдение и индукция, основанные на законе Ньютона, дали глубокое понимание того, как устроен мир природы, а закон всемирного тяготения Ньютона стал мощным стимулом для дальнейшего обобщения законов природы, почерпнутых из подъема экспериментализма во время научной революции. Закон Ньютона стал мощным и проверяемым доказательством того, что космос может поддаться индуктивным рассуждениям (т.е. где более общий случай используется для обоснования более конкретного случая).

Доказательство универсальности закона Ньютона послужило толчком для астрономов восемнадцатого века, в том числе английского астронома немецкого происхождения Уильяма Гершеля (1738-1822). Хотя Гершель наиболее известен своим открытием планеты Уран в 1781 году, его астрономические исследования не только предоставили обширный звездный каталог, но и предоставили обширное и непоколебимое подтверждение универсальности закона Ньютона.

Как вывод из второго закона Кеплера, закон Ньютона математически удовлетворяет всем требованиям силы, приводящей в движение планетное движение. В соответствии как с законами Кеплера, так и с законами движения Ньютона, Солнце было в фокусе эллиптических планетных орбит, создавая гравитационное притяжение, которое, в конкретном соответствии с третьим законом Кеплера, привело к правильному отношению звездного периода планет к их среднее расстояние от Солнца. Поскольку сила тяжести напрямую зависела от масс тел, закон всемирного тяготения Ньютона также соответствовал собственному третьему закону движения Ньютона.Что еще более важно, Ньютон использовал закон всемирного тяготения, чтобы фактически исправить дефект в третьем законе Кеплера. Кеплер не учел гравитационное влияние меньшего планетарного тела на гораздо более массивное Солнце. Уточнение Ньютоном и развитие взаимной гравитационной силы оказались важными для определения тонкостей орбитальной механики, которая в конечном итоге позволила предсказывать массы планет и других небесных объектов. В конечном итоге закон всемирного тяготения Ньютона в двадцатом веке предоставит доказательства существования черных дыр.

Ньютоновская методология упрощения массы до точки (т.е. с учетом гравитационного полей, вся масса тела может рассматриваться как лежащая в центре масс без физического пространства) также оказалось блестящим упрощением, которое позволило математическому продвижению механики и электромагнетизма.

Закон всемирного тяготения Ньютона также заложил основу для формулирования последующего физического закона. В течение столетия после публикации Principia ученые пытались воспользоваться законом всемирного тяготения Ньютона для объяснения других удаленных явлений (например,грамм. магнетизм). Многие из них потерпели неудачу в своих попытках охарактеризовать электрические и магнитные явления как силы, аналогичные гравитационной силе, потому что они не смогли должным образом интегрировать эффекты бесконечно малых сил. Однако к началу девятнадцатого века было обнаружено, что электростатические силы, сила между двумя заряженными частицами, действительно математически подобны закону всемирного тяготения Ньютона.

Было обнаружено, что величина электростатической силы прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами.Соответственно, как электростатическая сила, так и гравитационная сила подчиняются третьему закону Ньютона, характеризуются величиной и направлением (то есть силы могут складываться как векторы), действуют на расстоянии через кажущееся пустое пространство и являются силами закона обратных квадратов. Хотя имелись важные различия (например, хотя гравитационная сила всегда притягивает, электростатические силы могут быть как притягивающими, так и отталкивающими), формулировка электростатической силы — силы, намного более сильной, чем гравитация, как сформулировано в законе Кулона, — была основана на формулировке Ньютона. гравитационной силы.

Отсутствие фундаментального объяснения действительного механизма гравитации и собственные предположения Ньютона привели к предположению, что должен существовать некий универсальный или космический эфир, через который действует гравитация. Хотя потребность в таком эфире была рассеяна шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом (1831-1879), разработавшим систему уравнений, точно описывающих электромагнитные явления, а затем гениальными экспериментами Альберта Майкельсона (1852-1931) в конце девятнадцатого века. и Эдвард Морли (1838-1923), поиски такого эфира занимали физиков до начала двадцатого века, когда необходимость его существования была поставлена ​​под вопрос развитием теории относительности.

Поскольку закон всемирного тяготения Ньютона был настолько математически простым и точным, он укрепил идею о том, что все законы, описывающие Вселенную, должны быть математическими. Соответственно, закон Ньютона также укрепил веру в то, что Вселенная управляется в соответствии с математическими законами. В свою очередь, это привело к повторному утверждению пифагорейской концепции Бога как высшего математика.

Для богословов предсказуемость закона всемирного тяготения давала успокаивающую уверенность в том, что вселенная управляется обычными законами, которые дают проблески божественного откровения.По мнению других, механистическое, математическое и предопределенное влияние гравитации не оставляло необходимости в Боге, чтобы направлять небеса, и они тоже полагались на предсказуемость закона Ньютона, чтобы выдвинуть свои аргументы. Для обоих лагерей закона Ньютона было достаточно, чтобы объяснить механическую вселенную.

После Ньютона появление комет не должно было интерпретироваться как прямой знак от Бога, а скорее, в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона, естественным следствием притяжения Солнца для тела, путешествующего через солнечную систему. на высокоэллиптической орбите.По сути, закон всемирного тяготения Ньютона, чудо научного мышления, сметал сверхъестественное и сделал пространство Вселенной познаваемым и предсказуемым.

К. ЛИ ЛЕРНЕР

Дополнительная литература

Броновски Дж. Восхождение человека . Бостон: Литтл, Браун, 1973.

Крэгг, Г. Разум и авторитет в восемнадцатом Век . Лондон: Cambridge University Press, 1964.

Deason, G.Б. «Реформационное богословие и механистическая концепция природы». В Бог и природа , изд. Линдберг, округ Колумбия, и Числа, Р.Л. Беркли: Калифорнийский университет Press, 1986.

Хокинг, С. Краткая история времени . Нью-Йорк: Bantam Books, 1988.

Hoyle, F. Astronomy . Нью-Йорк: Crescent Books, 1962.

Наука и ее времена: понимание социальной значимости научных открытий

Закон всемирного тяготения Ньютона «НЕПРАВИЛЬНЫЙ», утверждают ученые, может быть нацелен на Эйнштейна в следующем

.

Нью-Дели:

В то время как большую часть нашего детства мы провели за чтением и изучением закона всемирного тяготения Исаака Ньютона, сегодня, спустя более 100 лет после новаторского открытия, ученые заявили, что теория совершенно неверна и, следовательно, исключил то же самое.Тем не менее, исследователи по-прежнему предпочитают придерживаться общей теории относительности Альберта Эйнштейна даже после их наиболее полного теста возле чудовищной черной дыры в центре нашей галактики.

Говоря о новых открытиях, Андреа Гез из Калифорнийского университета сказала: «Эйнштейн прав, по крайней мере, на данный момент. Мы можем полностью исключить закон всемирного тяготения Ньютона. Наши наблюдения согласуются с общей теорией Эйнштейна. относительность ».

Также читайте: Земля снова в опасности? Астероид 2019 ON опасно приближается к нашей планете через НЕСКОЛЬКО ЧАСОВ, может столкнуться

Также читайте: Â Земля на грани исчезновения? 7 астероидов, направляющихся к нашей планете ЭТОГО августа, могут поразить нас

Также читайте: Астероид Бенну: взгляните на захватывающую дух фотографию гигантского космического камня, который может ударить Землю СКОРО

«Однако его теория определенно демонстрирует уязвимость», — сказал Гез, добавив, что «она не может полностью объяснить гравитацию внутри черной дыры, и в какой-то момент нам нужно будет выйти за рамки теории Эйнштейна и перейти к более всеобъемлющей теории. гравитация, объясняющая, что такое черная дыра ».

Также читайте: СМОТРЕТЬ ВИДЕО: Миссия НАСА TESS за первый год обнаружила 21 новую планету за пределами нашей солнечной системы

Также читайте: OMG! Во Франции найдена массивная кость динозавра: детали внутри

Эйнштейн, физик-теоретик немецкого происхождения, наряду с Ньютоном, считается одним из двух столпов современной физики. Его работа известна своим влиянием на философию науки. Ученый, получивший Нобелевскую премию 1921 года за свой значительный вклад в область физики, впервые предположил, что такие объекты, как Солнце и Земля, изменяют эту геометрию.

Ньютон, родившийся в Англии, также широко известен как один из самых влиятельных ученых всех времен и ключевая фигура в научной революции. Помимо физики, драгоценный камень также внес замечательный вклад в области математики, астрономии, теологии и литературы.

Теория Эйнштейна — лучшее описание того, как работает гравитация, сказал Гез, который во время своего последнего исследования черной дыры провел измерения этого явления около сверхмассивной черной дыры — исследование, получившее название «экстремальная астрофизика». ПРОЧИТАЙТЕ ЭТУ ИСТОРИЮ НА HINDI

ПРОЧИТАТЬ | Астероид может быть причиной жизни на Земле? Вот что утверждают ученые

Законы физики, включая гравитацию, должны действовать повсюду во Вселенной, заявила профессор из Калифорнии, добавив, что ее исследовательская группа является одной из двух групп в мире, которые наблюдают, как звезда, известная как S0-2, совершает полный оборот по орбите. три измерения вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути.

Исследователи также говорят, что их работа является наиболее подробным из когда-либо проводившихся исследований сверхмассивной черной дыры и общей теории относительности Эйнштейна.Полный оборот по орбите занимает 16 лет, а масса черной дыры примерно в четыре миллиона раз больше массы Солнца.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация возникает в результате того, как масса искривляет пространство и время. Чем больше масса объекта, тем сильнее его гравитационное притяжение.

ПРОЧИТАТЬ | Гренландия может быть свободной ото льда к концу века, фотография показывает ужасную реальность

С другой стороны, закон всемирного тяготения Ньютона утверждает, что каждая частица притягивает каждую другую частицу во Вселенной с силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.

Чтобы получить все последние новости науки, загрузите мобильные приложения News Nation для Android и iOS.

Закон всемирного тяготения Ньютона

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, 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 полагаете, 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:

Эпизод 401: Закон всемирного тяготения Ньютона

.

Закон всемирного тяготения Ньютона

Земля и космос | Силы и движение

Эпизод 401: Закон всемирного тяготения Ньютона

Урок для 16-19

  • Время активности 65 минут
  • Уровень Продвинутый

Этот эпизод знакомит с законом всемирного тяготения Ньютона для точечных и сферических масс, а также дает студентам возможность попрактиковаться в расчетах силы между объектами.Обсуждается значение закона обратных квадратов .

Краткое содержание урока

  • Обсуждение: Введение в закон всемирного тяготения Ньютона (5 минут)
  • Обсуждение: Закон всемирного тяготения Ньютона: F гравитация = G M m r 2
  • (10 минут)
  • Рабочие примеры: Использование F силы тяжести = G × м 1 × м 2 r 2 (25 минут)
  • Вопросы студентов: Больше практики с F гравитацией = G м 1 м 2 r 2 (20 минут)
Обсуждение: Введение в закон всемирного тяготения Ньютона

Вот несколько вопросов и ответов, которые ведут к закону всемирного тяготения Ньютона.

Что вызывает лишний вес, который испытывает каждый ученик? (гравитационное притяжение Землей.)

Что влияет на силу притяжения Земли на вас? Зачем вам на Луне весить другое количество? (Ваша масса и ее масса.)

Если Земля обрушивается на вас, то что еще должно происходить согласно 3-му закону Ньютона? (Вы должны подтягиваться к Земле с силой, равной вашему весу.)

Что происходит с силой притяжения Земли, когда вы удаляетесь от нее? (Он становится слабее — большинство студентов догадываются об этом правильно из неверного предположения, что в космосе космонавты невесомые!)

Итак, в целом сила зависит от массы Земли и вас самих и ослабевает с расстоянием.Все это воплощено в законе всемирного тяготения Ньютона

.
Обсуждение: закон всемирного тяготения Ньютона

Представьте уравнение, которое представляет закон всемирного тяготения Ньютона.

F Плотность = G м 1 м 2 r 2

F gravity — сила тяжести притяжения в ньютонах

м 1 , м 2 — взаимодействующие массы в килограммах

r — расстояние между двумя массами в метрах

G известна как универсальная гравитационная постоянная (, а не , чтобы путать с маленькими г).Он устанавливает силу гравитационного взаимодействия в том смысле, что если бы оно было удвоено, то же самое произошло бы со всеми гравитационными силами.

G = 6,67 × 10 -11 Н · м 2 кг -2

Покажите, как можно вычислить единицы, переставив исходное уравнение.

Этот закон применяется к точечным массам, но сферические массы можно рассматривать так, как если бы они были точечными массами, вся их масса сосредоточена в их центре.

Эта сила всегда привлекательна.В некоторых текстах вы увидите знак минус в уравнении, так что F гравитация = — G м 1 м 2 r 2 . Этот знак минус используется исключительно для обозначения силы притяжения (это пережиток более правильного, но далеко выходящего за рамки учебной программы векторного уравнения, выражающего закон всемирного тяготения Ньютона). Проще всего рассчитать величину силы, используя

F = G м 1 м 2 r 2 , а направление задается тем фактом, что сила всегда притягивает.

Каждый объект с массой во Вселенной притягивает друг друга в соответствии с этим законом. Но реальный размер силы становится очень малым для объектов, находящихся очень далеко. Например, Солнце примерно в миллион раз массивнее Земли, но из-за того, что оно находится так далеко, притяжение Солнца на нас затмевается притяжением со стороны Земли (которое примерно в 1650 раз больше). По мере того, как расстояние между двумя объектами увеличивается, расстояние 2 увеличивается еще больше, резко.Гравитационная сила уменьшится во столько же раз (поскольку расстояние 2 фигурирует в знаменателе уравнения). Это пример закона обратных квадратов , названного так потому, что сила притяжения изменяется обратно пропорционально квадрату разделения.

Рабочие примеры: Использование
F = G m 1 m 2 r 2

Вы можете проработать эти примеры или поставить их в качестве задания для своих учеников, если вы чувствуете, что они смогут их решить.

Эпизод 401-1: Рабочие примеры; Силы гравитации (Word, 29 КБ)

Вопросы студентов: Больше практики с
F = G m 1 m 2 r 2

Эпизод 401-2: Закон тяготения Ньютона (Word, 53 КБ)

Закон всемирного тяготения: определение, важность и примеры — видео и стенограмма урока

Гравитация ослабевает с увеличением расстояния

Расстояние между двумя объектами — важная составляющая закона всемирного тяготения.Дело не только в том, насколько далеко друг от друга находятся объекты, а в ПЛОЩАДИ этого расстояния. Так, например, если два объекта находятся на расстоянии 3 км друг от друга, вы не можете просто разделить на 3, чтобы получить гравитационную силу — вам нужно разделить на 3 x 3, что составляет 9.

И если объекты находятся На расстоянии 9 километров друг от друга вам нужно разделить на 81. Таким образом, даже если объекты находятся всего в 3 раза дальше друг от друга, сила на самом деле будет в 9 раз слабее — это большая разница!

Эта идея экспоненциального убывания описывает закон обратных квадратов .Как вы только что видели, небольшое увеличение расстояния уменьшает силу на большую величину, потому что квадрат расстояния обратно пропорционален силе.

Было бы полезно подумать об этой концепции с баллончиком с краской и стеной. Баллончик с краской будет распылять краску во всех направлениях от сопла, а не только по прямой линии, верно? Итак, допустим, у вас есть банка с краской, и вы стоите очень близко к стене — всего в 1 метре от нее. Когда вы распыляете на стену, ваша краска покрывает определенную область; назовем это одной единицей.

Если вы отойдете от стены на расстояние 2 метра, краска, которую вы распыляете по направлению к стене, покроет большую площадь, но с тем же количеством краски, что и раньше. Площадь, которую вы покрываете, не в два раза больше — она ​​в четыре раза больше, потому что ваша банка распыляет краску во всех направлениях — эта область в два раза выше и в два раза шире, чем раньше. Если вы отступите еще раз, на этот раз на расстояние 3 метра, область, которую покрывает ваша краска, теперь составляет 9 единиц, потому что она ОБА в три раза выше и в три раза шире вашей исходной единицы площади.Помните, что вы по-прежнему распыляете то же количество краски, но на большую площадь, поэтому краска со всех сторон «слабее».

Гравитация везде

Возможно, вы слышали, что в космическом пространстве нет гравитации. Что ж, я ненавижу быть тем, кто это делает, но я собираюсь развенчать этот миф прямо сейчас! Гравитация ВЕЗДЕ! Просто когда он становится достаточно слабым, может казаться, что гравитации больше нет.

Например, если вы летите на Луну, вы можете почувствовать себя «невесомым», когда подпрыгиваете по ее поверхности.Луна намного менее массивна, чем Земля, поэтому вы не чувствуете такой же тянущей силы, как дома. Гравитация все еще влияет на вас, но только примерно с 1/6 силы, которую оказывает на вас Земля, поэтому она кажется незначительной. Вы привыкли, что земля вас тянет довольно сильно, поэтому вы чувствуете себя очень свободно, когда сила намного меньше!

Чем дальше вы путешествуете от Земли, тем слабее ее гравитационное притяжение. Но как бы далеко вы ни ушли от Земли, ее гравитация никогда не будет равна нулю.Пространство достаточно велико, чтобы стать очень маленьким, но оно всегда будет притягивать все остальное во Вселенной, как и все остальное. Фактически, вас притягивают и другие объекты во вселенной! Но поскольку Земля ближе и массивнее, чем многие другие объекты, она подавляет их гравитационное влияние. Итак, вы остаетесь на поверхности Земли.

Краткое содержание урока

Мы не знаем, как Ньютон относился к яблокам, но он точно любил физику.И именно Ньютону мы приписываем закон всемирного тяготения . Этот закон гласит, что два объекта притягиваются друг к другу с силой, которая прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Это означает, что, хотя все объекты притягивают друг друга с определенной силой, эта сила зависит от масс объектов и расстояния между их центрами. 2 , где F — сила тяжести, G — сила тяжести. универсальная гравитационная постоянная 6.2, м, — масса объектов, а d — расстояние между их центрами.

Гравитационная сила между двумя объектами будет экспоненциально уменьшаться по мере их удаления друг от друга. Это связано с тем, что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния, также известному как закон обратных квадратов . И хотя сила гравитации может казаться нулевой в космосе, гравитация всегда присутствует повсюду. Пока в космосе есть объекты, они будут продолжать притягивать друг друга с помощью гравитационной силы — даже если вы этого не чувствуете!

Результаты обучения

Завершив этот урок, вы должны:

  • Обобщить закон всемирного тяготения Ньютона
  • Определите форму уравнения закона всемирного тяготения
  • Определите закон обратных квадратов и объясните его значение для уравнения силы тяжести
Ученые утверждают, что закон всемирного тяготения

Ньютона неверен; Target Эйнштейна «Общая теория относительности» Next

Мир знал знаменитый закон всемирного тяготения, когда яблоко упало на голову Исаака Ньютона, что побудило его сформировать самую раннюю теорию всемирного тяготения.Закон тяготения 17-го века является важной вехой в физике и сохраняется до сих пор. Теория всемирной гравитации была отклонена при изучении черных дыр. Ученые провели исследование звезды под названием «S0-2», которая находится ближе всего к черной дыре Стрелец A * (сокращенно Sgr A *), которая находится в центре Млечного Пути в 26 000 световых лет от Земли. Исследование проверило закон всемирного тяготения, но оно не подтвердилось. По крайней мере, в отношении черной дыры.

Согласно новым открытиям, ученые теперь делают ставку на общую теорию относительности Эйнштейна. Открытия Альберта Эйнштейна и Исаака Ньютона являются столпами современной физики, но черная дыра проверила обе теории легендарных физиков. Исследование черной дыры показало, что смешение пространства и времени возле Стрельца A * не соответствует закону Ньютона. Однако, по словам профессора Андреа Гез из Калифорнийского университета, теория Эйнштейна в Лос-Анджелесе нашла новые доказательства.

«Ньютон долгое время лучше всего описывал гравитацию, но он начал терять грани. И Эйнштейн дал более полную теорию. Сегодня мы видим, как теории Эйнштейна начинают разваливаться по краям »,

Наблюдения за светом от S0-2 подтверждают теорию Эйнштейна 1915 года, которая описывает закон всемирного тяготения и связь с другими силами. Это доказывает, что то, что мы воспринимаем как гравитацию, есть искривление пространства и времени. S0-2 имеет массу в 10 раз больше, чем Солнце.Он вращается вокруг черной дыры по эллипсу за 16 лет. Исследования показали, что свет звезды ускользнул от гравитационного притяжения черной дыры. Масса черной дыры в 4 миллиона раз больше массы Солнца.

Исследователи изучили частицы света, которые прошли от S0-2 до Земли. Эйнштейн предсказал, что свету труднее противостоять гравитационному притяжению черной дыры, тратя больше фотонов, чтобы покинуть ее. Но ученые считают, что не займет много времени и опровергнуть давнюю теорию.

«Мы можем полностью исключить закон всемирного тяготения Ньютона. Наши наблюдения согласуются с общей теорией относительности Эйнштейна. Однако его теория определенно показывает уязвимость. Он не может полностью объяснить гравитацию внутри черной дыры, и в какой-то момент нам нужно будет перейти от теории Эйнштейна к более всеобъемлющей теории гравитации, которая объясняет, что такое черная дыра ».

Черные дыры необычайно плотны и имеют настолько сильные гравитационные поля, что свет и материя не могут ускользнуть.Вот почему теория Эйнштейна не может полностью объяснить принцип работы гравитации внутри и вокруг черной дыры. Ученым скоро придется найти гораздо более полную теорию, которую можно будет применить к изучению черных дыр. Гез считает, что Эйнштейн прав, но теория тоже может развалиться.

Исследование S0-2, проведенное совместно с Андреа Гез, называется «Релятивистское красное смещение звезды S0-2, вращающейся вокруг сверхмассивной черной дыры в центре Галактики». Научный журнал считается наиболее подробным исследованием черной дыры.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.