Т. Сила тяготения

Гравитационные силы. Закон всемирного тяготения

Все тела в природе взаимно притягиваются друг к другу. Впервые Ньютон доказал, что причина, вызывающая падение камня на Землю, движение Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца, одна и та же — это сила всемирного тяготения (гравитационная сила), действующая между любыми телами Вселенной.

Гравитационные силы — это силы центральные, т. е. они направлены вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие материальные точки.

Гравитационное взаимодействие осуществляется посредством гравитационного поля. Это поле, наряду с другими полями и веществом, является одной из форм материи.

С каждым телом неразрывно связано гравитационное поле, проявляющееся в том, что на помещенную в поле материальную точку действует гравитационная сила, пропорциональная массе этой точки.

Тело, гравитационное поле которого исследуется, называется источником поля.

Рис. 1

Гравитационные силы зависят от положения тел (координат) (рис. 1). Их просто рассчитать для материальных точек по закону всемирного тяготения: две материальные точки притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

\(~F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\) — закон всемирного тяготения.

G = 6,67·10^-11 Η·м²/кг² — гравитационная постоянная.

Гравитационная постоянная определена опытным путем. Она численно равна силе, с которой притягиваются два тела массами 1 кг, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга.

По закону всемирного тяготения можно рассчитать также силу притяжения между двумя сферическими телами (r — это расстояние между центрами сфер) или телами, одно из которых — шар большого радиуса, а второе — произвольной формы, но небольших размеров (рис. 2, а, б).

Рис. 2

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 38-39.