Понятие о силе тяжести в физике

Что такое сила тяжести

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.

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.

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

\(F=G\frac{m_1m_2}R\), 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

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

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

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.