Понятие о силе тяжести в физике

Что такое сила тяжести

Сила тяжести — гравитационная сила, с которой Земля или другой астрономический объект притягивает тело на поверхности, или вблизи себя.

Гравитация — универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. 

Впервые понятие «силы тяжести» возникло в теориях Аристотеля, который объяснял это явление движением тяжелых физических стихий (земля, вода) к своему естественному местоположению (к центру Вселенной, который, как он полагал, находится внутри Земли). Также Аристотель рассуждал от чего зависит скорость притяжения. По его мнению чем ближе тяжелое тело к центру, тем больше скорость притяжения.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

В дальнейшем, Архимед рассуждал о центрах тяжести геометрических фигур. Стевин на опытах установил, что тела разных масс падают с одинаковым ускорением. Галилей работал в том же направлении и экспериментально изучал законы падения тел. Гюйгенс разработал классическую теорию движения маятника. Декарт создал кинетическую теорию тяготения. Ньютон, благодаря своему II закону и равенству ускорений падающих тел сделал вывод о связи массы тела и силы тяжести, а так же доказал, что сила тяжести — одно из проявлений силы всемирного тяготения.

Примечание

Ошибочно полагать, что сила гравитационного притяжения и сила тяжести — это одно и то же. Эта сила лишь одна составляющая силы тяжести, вторая — центробежная сила инерции.

Формулы для нахождения

Единица измерения

Эта величина в СИ (системе интернациональной), как и любая другая сила измеряется в Ньютонах: \(\lbrack F_{тяж}\rbrack=Н\)

Расчет через массу m и ускорение свободного падения g

\(F_{тяж}=mg\)

Для решения задач обычно используют \(g\approx10\frac н{кг}\)

Закон всемирного тяготения Ньютона

Два любых тела притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной массе каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

\(F=G\frac{m_1m_2}R\), где F — сила притяжения, G — гравитационная постоянная \((G=6,67\cdot10^{-11}\frac{Н\cdot м^2}{кг^2}), m_1,m_2\) — массы тел, R — расстояние между ними.

Применим для:

  • материальных точек;
  • шаров;
  • шара большого радиуса и тела.

Из этого закона выводится вторая формула для силы тяжести:

\(F_{тяж}=G\frac{M_п\cdot m}{R_п^2}\), где \(F_{тяж}\) — сила тяжести, G — гравитационная постоянная, \(M_п\) — масса планеты, m — масса тела, \(R_п\) — радиус планеты.

Примеры решения задач

Задача №1

Какова масса человека, если Земля притягивает его с силой 600 Н?

Дано: \(F_{тяж}=600\;Н, g\approx10\frac н{кг}\)

Решение: \(F_{тяж}=mg\), значит \(m=\frac{F_{тяж}}g; m=\frac{600\;H}{10\;{\displaystyle\frac Н{кг}}}=60\;кг\)

Ответ: 60 кг

Задача №2

Найдите силу тяжести тела, масса которого 7 кг?

Дано: \(m=7кг, g\approx10\frac н{кг}\)

Решение\(F_{тяж}=mg, F_{тяж}=7\;кг\cdot10\frac Н{кг}=70\;Н\)

Ответ: 70 Н

Задача №3

Сравните силы тяжести, действующие на тела с массами 3 кг и 6 кг.

Решение: сила тяжести прямо пропорциональна массе тела, т.е. они отличаются в одинаковое количество раз. Масса второго тела в 2 раза больше массы первого, значит сила тяжести второго тела будет в 2 раза больше силы тяжести первого.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 5.00 (Голосов: 6)

Заметили ошибку?

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»