Закон всемирного тяготения

Всемирное тяготение (гравитация) – явление притяжения всех тел во Вселенной.

Гравитационные силы – силы притяжения, возникающие между всеми телами. Гравитационное взаимодействие подчиняется третьему закону Ньютона и закону всемирного тяготения: материальные точки притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

где r – расстояние между материальными точками, – гравитационная постоянная.

Закон всемирного тяготения справедлив не только для материальных точек, но и для однородных шарообразных тел. В случае, когда одно или оба тела шарообразные, расстояние отмеряется от центра шара.

Примерами проявления всемирного тяготения являются: сила тяжести, приливы, движение небесных тел. Рассмотрим движение по круговой орбите вокруг планеты спутника (тела, масса которого много меньше массы планеты). Планету будем считать однородным шаром.

Скорость, которой должен обладать спутник, чтобы двигаться по круговой орбите вокруг центра планеты:

где M – масса планеты, R – её радиус, h – высота орбиты над поверхностью планеты. Первая космическая скорость – скорость спутника, движущегося вдоль поверхности планеты (h = 0). Для Земли:

Период обращения спутника можно найти из кинематики равномерного движения по окружности

Вес и невесомость

Вес тела – это сила упругости, с которой тело действует на опору или подвес. Точкой приложения вектора веса тела является либо точка опоры, либо точка подвеса, соприкасающаяся с телом. Направление вектора веса тела и его модуль определяются только в конкретной физической задаче. Наиболее известны решения трёх случаев.

1. Вес тела на горизонтальной опоре или вертикальном подвесе в покое или при равномерном прямолинейном движении по модулю равен силе тяжести тела:

P = mg.

2. Вес тела на горизонтальной опоре или вертикальном подвесе при равнопеременном прямолинейном движении с ускорением, направленным вверх:

P = m (g + a).

В этом случае вес тела больше веса тела в состоянии покоя. Явление увеличения веса тела относительно состояния покоя называют перегрузкой.

3. Вес тела на горизонтальной опоре или вертикальном подвесе при равнопеременном прямолинейном движении с ускорением, направленным вниз и не превышающем по модулю ускорение свободного падения:

P = m (g – a).

В этом случае вес тела меньше веса тела в состоянии покоя, а при свободном падении:

Явление отсутствия действия тела на опору или подвес называют невесомостью.