განმარტება

დედამიწისადმი მიზიდულობის ძალის გავლენით, ყველა სხეული ერთნაირი აჩქარებით ეცემა მის ზედაპირზე. ამ აჩქარებას თავისუფალი ვარდნის აჩქარება ეწოდება და აღინიშნება: გ. მისი ღირებულება SI სისტემაში ითვლება g = 9.80665 მ / წმ 2 - ეს არის ე.წ. სტანდარტული მნიშვნელობა.

ზემოაღნიშნული ნიშნავს, რომ საცნობარო სისტემაში, რომელიც დაკავშირებულია დედამიწასთან, m მასის ნებისმიერ სხეულზე მოქმედებს ძალა, რომელიც ტოლია:

რომელსაც გრავიტაცია ჰქვია.

თუ სხეული ისვენებს დედამიწის ზედაპირზე, მაშინ მიზიდულობის ძალა დაბალანსებულია სუსპენზიის ან საყრდენის რეაქციით, რომელიც იცავს სხეულს დაცემისგან (სხეულის წონა).

განსხვავება მიზიდულობის ძალასა და დედამიწის მიზიდულობის ძალას შორის

უფრო ზუსტად, უნდა აღინიშნოს, რომ არაინერციული ათვლის სისტემის შედეგად, რომელიც დაკავშირებულია დედამიწასთან, მიზიდულობის ძალა განსხვავდება დედამიწისადმი მიზიდულობის ძალისგან. აჩქარება, რომელიც შეესაბამება ორბიტის გასწვრივ მოძრაობას, მნიშვნელოვნად ნაკლებია, ვიდრე აჩქარება, რომელიც დაკავშირებულია დედამიწის ყოველდღიურ ბრუნთან. დედამიწასთან დაკავშირებული მითითების სისტემა ბრუნავს ინერციულ ჩარჩოებთან მიმართებაში კუთხური სიჩქარით =const. ამიტომ, დედამიწის მიმართ სხეულების მოძრაობის განხილვისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ინერციის ცენტრიდანული ძალა (F in), ტოლი:

სადაც m არის სხეულის მასა, r არის მანძილი დედამიწის ღერძიდან. თუ სხეული მდებარეობს დედამიწის ზედაპირიდან არც თუ ისე მაღლა (დედამიწის რადიუსთან შედარებით), მაშინ შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ

სადაც R Z არის დედამიწის რადიუსი, არის ფართობის გრძედი.

ამ შემთხვევაში თავისუფალი ვარდნის აჩქარება (g) დედამიწის მიმართ განისაზღვრება ძალების მოქმედებით: დედამიწისკენ მიზიდულობის ძალით () და ინერციის ძალით (). ამ შემთხვევაში, სიმძიმის ძალა არის ამ ძალების შედეგი:

ვინაიდან მიზიდულობის ძალა m მასის მქონე სხეულს აცნობებს აჩქარებას ტოლი -ის, მაშინ მიმართება (1) მოქმედებს.

განსხვავება მიზიდულობის ძალასა და დედამიწისადმი მიზიდულობის ძალას შორის მცირეა. როგორც .

ნებისმიერი ძალის მსგავსად, გრავიტაცია არის ვექტორული სიდიდე. ძალის მიმართულება, მაგალითად, ემთხვევა დატვირთვით გაწელილი ძაფის მიმართულებას, რომელსაც ქლიავის ხაზის მიმართულება ეწოდება. ძალა მიმართულია დედამიწის ცენტრისკენ. ეს ნიშნავს, რომ ქლიავის ხაზი ასევე მიმართულია მხოლოდ პოლუსებზე და ეკვატორზე. სხვა განედებზე, გადახრის კუთხე () დედამიწის მიმართულებიდან ცენტრამდე უდრის:

სხვაობა F g -P-ს შორის მაქსიმალურია ეკვატორზე, ის არის F g ძალის სიდიდის 0,3%. ვინაიდან გლობუსი გაბრტყელებულია პოლუსების მახლობლად, F g აქვს გრძედი ცვალებადობა. ასე რომ, ის 0,2%-ით ნაკლებია ეკვატორზე, ვიდრე პოლუსებზე. შედეგად, აჩქარება g მერყეობს გრძედიდან 9,780 მ/წმ 2 (ეკვატორი) 9,832 მ/წმ 2 (პოლუსები).

მიმართების ინერციულ სისტემასთან მიმართებაში (მაგალითად, ჰელიოცენტრული ათვლის სისტემა), თავისუფალ ვარდნაში მყოფი სხეული მოძრაობს g-სგან განსხვავებული აჩქარებით, ტოლი აბსოლუტური მნიშვნელობით:

და ემთხვევა მიმართულებით ძალის მიმართულებას.

გრავიტაციის ერთეულები

SI სისტემაში სიმძიმის ძირითადი ერთეულია: [P]=H

GHS-ში: [P]=დინ

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი

ვარჯიში.დაადგინეთ, რამდენჯერ აღემატება გრავიტაციის სიდიდე დედამიწაზე (P 1) ვიდრე მთვარეზე (P 2).

გადაწყვეტილება.სიმძიმის მოდული განისაზღვრება ფორმულით:

თუ ვგულისხმობთ მიზიდულობის ძალას დედამიწაზე, მაშინ ვიყენებთ მნიშვნელობას m/s^2 როგორც თავისუფალი ვარდნის აჩქარება. მთვარეზე მიზიდულობის ძალის გამოსათვლელად, საცნობარო წიგნების გამოყენებით ვიპოვით ამ პლანეტაზე თავისუფალი ვარდნის აჩქარებას, ის უდრის 1,6 მ/წმ ^ 2.

ამრიგად, დასმულ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, უნდა იპოვოთ კავშირი:

მოდით გავაკეთოთ გამოთვლები:

უპასუხე.

მაგალითი

ვარჯიში.მიიღეთ გამოხატულება, რომელიც აკავშირებს გრძედსა და კუთხეს, რომელსაც ქმნიან მიზიდულობის ვექტორი და დედამიწისადმი მიზიდულობის ძალის ვექტორი.

გადაწყვეტილება.კუთხე, რომელიც წარმოიქმნება დედამიწისკენ მიზიდულობის ძალის მიმართულებებსა და მიზიდულობის მიმართულებას შორის, შეიძლება შეფასდეს, თუ განვიხილავთ ნახ. 1-ს და გამოვიყენებთ სინუსების თეორემას. სურათი 1 გვიჩვენებს: - ინერციის ცენტრიდანული ძალა, რომელიც წარმოიქმნება დედამიწის ბრუნვის გამო მისი ღერძის გარშემო, - მიზიდულობის ძალა, - სხეულის მიზიდულობის ძალა დედამიწისკენ. კუთხე არის დედამიწის რელიეფის გრძედი.

აუცილებელია იცოდეთ გამოყენების წერტილი და თითოეული ძალის მიმართულება. მნიშვნელოვანია ზუსტად განსაზღვროთ რა ძალები მოქმედებენ სხეულზე და რა მიმართულებით. ძალა აღინიშნა როგორც , იზომება ნიუტონებში. ძალების განსხვავების მიზნით, ისინი ინიშნება შემდეგნაირად

ქვემოთ მოცემულია ბუნებაში მოქმედი ძირითადი ძალები. პრობლემების გადაჭრისას არარსებული ძალების გამოგონება შეუძლებელია!

ბუნებაში ბევრი ძალაა. აქ განვიხილავთ ძალებს, რომლებიც გათვალისწინებულია სკოლის ფიზიკის კურსში დინამიკის შესწავლისას. ნახსენებია სხვა ძალებიც, რომლებზეც სხვა თავებში იქნება საუბარი.

გრავიტაცია

პლანეტის ყველა სხეულზე გავლენას ახდენს დედამიწის გრავიტაცია. ძალა, რომლითაც დედამიწა იზიდავს თითოეულ სხეულს, განისაზღვრება ფორმულით

გამოყენების წერტილი არის სხეულის სიმძიმის ცენტრში. გრავიტაცია ყოველთვის მიმართულია ვერტიკალურად ქვემოთ.

ხახუნის ძალა

მოდით გავეცნოთ ხახუნის ძალას. ეს ძალა წარმოიქმნება, როდესაც სხეულები მოძრაობენ და ორი ზედაპირი შედის კონტაქტში. ძალა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ ზედაპირები, მიკროსკოპის ქვეშ დათვალიერებისას, არ არის გლუვი, როგორც ჩანს. ხახუნის ძალა განისაზღვრება ფორმულით:

ძალა გამოიყენება ორ ზედაპირს შორის შეხების წერტილში. მიმართულია მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით.

დამხმარე რეაქციის ძალა

წარმოიდგინეთ ძალიან მძიმე საგანი, რომელიც მაგიდაზე დევს. მაგიდა იხრება საგნის სიმძიმის ქვეშ. მაგრამ ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად, ცხრილი მოქმედებს ობიექტზე ზუსტად ისეთივე ძალით, როგორიც მაგიდაზე არსებული ობიექტი. ძალა მიმართულია იმ ძალის საპირისპიროდ, რომლითაც ობიექტი აჭერს მაგიდას. ეს არის. ამ ძალას ეწოდება დამხმარე რეაქცია. ძალის სახელი "ლაპარაკობს" რეაგირება მხარდაჭერა. ეს ძალა წარმოიქმნება ყოველთვის, როდესაც არის ზემოქმედება საყრდენზე. მისი წარმოშობის ბუნება მოლეკულურ დონეზე. ობიექტმა, როგორც ეს იყო, დეფორმირებულია მოლეკულების ჩვეული პოზიცია და კავშირები (მაგიდის შიგნით), ისინი, თავის მხრივ, მიდრეკილნი არიან დაუბრუნდნენ პირვანდელ მდგომარეობას, "წინააღმდეგობას".

აბსოლუტურად ნებისმიერი სხეული, თუნდაც ძალიან მსუბუქი (მაგალითად, ფანქარი, რომელიც მაგიდაზე დევს), დეფორმირებს საყრდენს მიკრო დონეზე. აქედან გამომდინარე, ხდება მხარდაჭერის რეაქცია.

ამ ძალის პოვნის სპეციალური ფორმულა არ არსებობს. ისინი აღნიშნავენ მას ასოთი, მაგრამ ეს ძალა მხოლოდ დრეკადობის ძალის ცალკე სახეობაა, ამიტომ ის ასევე შეიძლება აღვნიშნოთ როგორც

ძალა გამოიყენება ობიექტის საყრდენთან შეხების ადგილზე. მიმართულია საყრდენის პერპენდიკულარულად.

ვინაიდან სხეული წარმოდგენილია როგორც მატერიალური წერტილი, ძალა შეიძლება გამოსახული იყოს ცენტრიდან

ელასტიური ძალა

ეს ძალა წარმოიქმნება დეფორმაციის (მატერიის საწყისი მდგომარეობის ცვლილებების) შედეგად. მაგალითად, როდესაც ზამბარას ვჭიმავთ, ვზრდით მანძილს ზამბარის მასალის მოლეკულებს შორის. ზამბარის შეკუმშვისას ვამცირებთ მას. როცა ვატრიალებთ ან ვცვლით. ყველა ამ მაგალითში წარმოიქმნება ძალა, რომელიც ხელს უშლის დეფორმაციას - ელასტიური ძალა.

ჰუკის კანონი

ელასტიური ძალა მიმართულია დეფორმაციის საპირისპიროდ.

ვინაიდან სხეული წარმოდგენილია როგორც მატერიალური წერტილი, ძალა შეიძლება გამოსახული იყოს ცენტრიდან

სერიებში შეერთებისას, მაგალითად, ზამბარები, სიმტკიცე გამოითვლება ფორმულით

როდესაც დაკავშირებულია პარალელურად, სიმტკიცე

ნიმუშის სიმტკიცე. იანგის მოდული.

იანგის მოდული ახასიათებს ნივთიერების ელასტიურ თვისებებს. ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც დამოკიდებულია მხოლოდ მასალაზე, მის ფიზიკურ მდგომარეობაზე. ახასიათებს მასალის უნარს გაუძლოს დაჭიმულ ან კომპრესიულ დეფორმაციას. იანგის მოდულის მნიშვნელობა არის ცხრილი.

შეიტყვეთ მეტი მყარი ნივთიერებების თვისებების შესახებ.

Სხეულის წონა

სხეულის წონა არის ძალა, რომლითაც ობიექტი მოქმედებს საყრდენზე. თქვენ ამბობთ, რომ ეს არის გრავიტაცია! დაბნეულობა ხდება შემდეგში: მართლაც, ხშირად სხეულის წონა უდრის მიზიდულობის ძალას, მაგრამ ეს ძალები სრულიად განსხვავებულია. გრავიტაცია არის ძალა, რომელიც წარმოიქმნება დედამიწასთან ურთიერთქმედების შედეგად. წონა საყრდენთან ურთიერთქმედების შედეგია. სიმძიმის ძალა ვრცელდება ობიექტის სიმძიმის ცენტრში, ხოლო წონა არის ძალა, რომელიც გამოიყენება საყრდენზე (არა ობიექტზე)!

წონის დადგენის ფორმულა არ არსებობს. ეს ძალა აღინიშნება ასოთი.

დამხმარე რეაქციის ძალა ან დრეკადობის ძალა წარმოიქმნება საკიდზე ან საყრდენზე საგნის ზემოქმედების საპასუხოდ, ამიტომ სხეულის წონა ყოველთვის რიცხობრივად იგივეა, რაც ელასტიური ძალა, მაგრამ აქვს საპირისპირო მიმართულება.

საყრდენის რეაქციის ძალა და წონა ერთი და იგივე ბუნების ძალებია, ნიუტონის მე-3 კანონის მიხედვით ისინი თანაბარი და საპირისპირო მიმართულები არიან. წონა არის ძალა, რომელიც მოქმედებს საყრდენზე და არა სხეულზე. მიზიდულობის ძალა მოქმედებს სხეულზე.

სხეულის წონა შეიძლება არ იყოს სიმძიმის ტოლი. ეს შეიძლება იყოს ან მეტი ან ნაკლები, ან შეიძლება იყოს ისეთი, რომ წონა იყოს ნული. ამ სახელმწიფოს ე.წ უწონადობა. უწონადობა არის მდგომარეობა, როდესაც ობიექტი არ ურთიერთქმედებს საყრდენთან, მაგალითად, ფრენის მდგომარეობა: არის გრავიტაცია, მაგრამ წონა ნულის ტოლია!

აჩქარების მიმართულების დადგენა შესაძლებელია, თუ დაადგენთ, სად არის მიმართული მიღებული ძალა

გაითვალისწინეთ, რომ წონა არის ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონებში. როგორ ვუპასუხოთ სწორად კითხვას: "რამდენს იწონით"? ჩვენ ვპასუხობთ 50 კგ-ს და ვასახელებთ არა წონას, არამედ ჩვენს მასას! ამ მაგალითში ჩვენი წონა უდრის გრავიტაციას, რაც დაახლოებით 500N-ია!

გადატვირთვა- წონის თანაფარდობა სიმძიმის მიმართ

არქიმედეს სიძლიერე

ძალა წარმოიქმნება სხეულის სითხესთან (აირთან) ურთიერთქმედების შედეგად, როდესაც ის ჩაეფლო სითხეში (ან აირში). ეს ძალა უბიძგებს სხეულს წყლიდან (გაზიდან). მაშასადამე, იგი მიმართულია ვერტიკალურად ზევით (უბიძგებს). განისაზღვრება ფორმულით:

ჰაერში უგულებელყოფთ არქიმედეს ძალას.

თუ არქიმედეს ძალა უდრის მიზიდულობის ძალას, სხეული ცურავს. თუ არქიმედეს ძალა მეტია, მაშინ ის ამოდის სითხის ზედაპირზე, თუ ნაკლებია, იძირება.

ელექტრული ძალები

არსებობს ელექტრული წარმოშობის ძალები. წარმოიქმნება ელექტრული მუხტის არსებობისას. ეს ძალები, როგორიცაა კულონის ძალა, ამპერის ძალა, ლორენცის ძალა, დეტალურად არის განხილული ელექტროენერგიის განყოფილებაში.

სხეულზე მოქმედი ძალების სქემატური აღნიშვნა

ხშირად სხეული მოდელირებულია მატერიალური წერტილით. ამრიგად, დიაგრამებში, გამოყენების სხვადასხვა წერტილები გადატანილია ერთ წერტილში - ცენტრში, ხოლო სხეული სქემატურად არის გამოსახული, როგორც წრე ან მართკუთხედი.

ძალების სწორად დასანიშნად, აუცილებელია ჩამოვთვალოთ ყველა ის სხეული, რომლებთანაც ურთიერთქმედებს შესასწავლი სხეული. განსაზღვრეთ რა ხდება თითოეულთან ურთიერთქმედების შედეგად: ხახუნი, დეფორმაცია, მიზიდულობა ან შესაძლოა მოგერიება. განსაზღვრეთ ძალის ტიპი, სწორად მიუთითეთ მიმართულება. ყურადღება! ძალების რაოდენობა დაემთხვევა სხეულების რაოდენობას, რომლებთანაც ხდება ურთიერთქმედება.

მთავარია გახსოვდეთ

1) ძალები და მათი ბუნება;
2) ძალების მიმართულება;
3) შეძლოს მოქმედი ძალების ამოცნობა

განასხვავებენ გარე (მშრალი) და შიდა (ბლანტი) ხახუნს. გარე ხახუნი წარმოიქმნება კონტაქტში მყოფ მყარ ზედაპირებს შორის, შიდა ხახუნი წარმოიქმნება სითხის ან აირის ფენებს შორის მათი შედარებითი მოძრაობის დროს. არსებობს გარე ხახუნის სამი ტიპი: სტატიკური ხახუნი, მოცურების ხახუნი და მოძრავი ხახუნი.

მოძრავი ხახუნი განისაზღვრება ფორმულით

წინააღმდეგობის ძალა წარმოიქმნება, როდესაც სხეული მოძრაობს სითხეში ან აირში. წინააღმდეგობის ძალის სიდიდე დამოკიდებულია სხეულის ზომასა და ფორმაზე, მისი მოძრაობის სიჩქარეზე და სითხის ან აირის თვისებებზე. დაბალ სიჩქარეზე წინააღმდეგობის ძალა სხეულის სიჩქარის პროპორციულია

მაღალი სიჩქარის დროს ის სიჩქარის კვადრატის პროპორციულია

განვიხილოთ ობიექტისა და დედამიწის ურთიერთმიზიდულობა. მათ შორის, მიზიდულობის კანონის მიხედვით, წარმოიქმნება ძალა

ახლა შევადაროთ მიზიდულობის კანონი და მიზიდულობის ძალა

თავისუფალი ვარდნის აჩქარების ღირებულება დამოკიდებულია დედამიწის მასაზე და მის რადიუსზე! ამრიგად, შესაძლებელია გამოვთვალოთ რა აჩქარებით დაეცემა მთვარეზე ან ნებისმიერ სხვა პლანეტაზე არსებული ობიექტები ამ პლანეტის მასისა და რადიუსის გამოყენებით.

მანძილი დედამიწის ცენტრიდან პოლუსებამდე ნაკლებია ვიდრე ეკვატორამდე. ამრიგად, თავისუფალი ვარდნის აჩქარება ეკვატორზე ოდნავ ნაკლებია, ვიდრე პოლუსებზე. ამავდროულად, უნდა აღინიშნოს, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარების დამოკიდებულების ძირითადი მიზეზი ტერიტორიის განედზე არის ის ფაქტი, რომ დედამიწა ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო.

დედამიწის ზედაპირიდან დაშორებისას, მიზიდულობის ძალა და თავისუფალი ვარდნის აჩქარება იცვლება დედამიწის ცენტრამდე მანძილის კვადრატის მიხედვით.

განმარტება 1

მიჩნეულია, რომ მიზიდულობის ძალა გამოიყენება სხეულის სიმძიმის ცენტრზე, რომელიც განისაზღვრება სხეულის ძაფის დაკიდებით მის სხვადასხვა წერტილში. ამ შემთხვევაში, ყველა მიმართულების გადაკვეთის წერტილი, რომელიც აღინიშნება ძაფით, ჩაითვლება სხეულის სიმძიმის ცენტრად.

გრავიტაციის კონცეფცია

გრავიტაციის ძალა ფიზიკაში არის ძალა, რომელიც მოქმედებს ნებისმიერ ფიზიკურ სხეულზე, რომელიც მდებარეობს დედამიწის ზედაპირთან ან სხვა ასტრონომიულ სხეულთან ახლოს. პლანეტის ზედაპირზე მიზიდულობის ძალა, განსაზღვრებით, იქნება პლანეტის გრავიტაციული მიზიდულობის ჯამი, ისევე როგორც ინერციის ცენტრიდანული ძალა, რომელიც პროვოცირებულია პლანეტის ყოველდღიური ბრუნვით.

სხვა ძალები (მაგალითად, მზისა და მთვარის მიზიდულობა), მათი სიმცირის გამო, მხედველობაში არ მიიღება ან ცალკე შესწავლილია დედამიწის გრავიტაციულ ველში დროებითი ცვლილებების ფორმატში. გრავიტაცია თანაბარ აჩქარებას ანიჭებს ყველა სხეულს, მიუხედავად მათი მასისა, ხოლო წარმოადგენს კონსერვატიულ ძალას. იგი გამოითვლება ფორმულის მიხედვით:

$\vec(P) = m\vec(g)$,

სადაც $\vec(g)$ არის სხეულზე მინიჭებული სიმძიმის აჩქარება, რომელიც აღინიშნება როგორც თავისუფალი ვარდნის აჩქარება.

გარდა გრავიტაციისა, დედამიწის ზედაპირთან შედარებით მოძრავ სხეულებზე ასევე პირდაპირ გავლენას ახდენს კორიოლისის ძალა, რომელიც არის ძალა, რომელიც გამოიყენება მატერიალური წერტილის მოძრაობის შესასწავლად მბრუნავი ათვლის სისტემასთან მიმართებაში. კორიოლისის ძალის დამატება მატერიალურ წერტილზე მოქმედ ფიზიკურ ძალებზე შესაძლებელს გახდის გავითვალისწინოთ საანგარიშო ჩარჩოს ბრუნვის ეფექტი ასეთ მოძრაობაზე.

გაანგარიშების მნიშვნელოვანი ფორმულები

უნივერსალური მიზიდულობის კანონის მიხედვით, გრავიტაციული მიზიდულობის ძალა, რომელიც მოქმედებს მატერიალურ წერტილზე $m$ მასით ასტრონომიული სფერული სიმეტრიული სხეულის ზედაპირზე $M$ მასით განისაზღვრება მიმართებით:

$F=(G)\frac(Mm)(R^2)$, სადაც:

• $G$ არის გრავიტაციული მუდმივი,
• $R$ - სხეულის რადიუსი.

ეს კავშირი მართებული აღმოჩნდება, თუ დავუშვებთ მასის სფერულ სიმეტრიულ განაწილებას სხეულის მოცულობაზე. შემდეგ გრავიტაციული მიზიდულობის ძალა მიმართულია უშუალოდ სხეულის ცენტრისკენ.

მატერიალურ ნაწილაკზე მოქმედი $Q$ ინერციის ცენტრიდანული ძალის მოდული გამოიხატება ფორმულით:

$Q = maw^2$ სადაც:

• $a$ არის მანძილი ნაწილაკსა და ასტრონომიული სხეულის ბრუნვის ღერძს შორის, რომელიც განიხილება,
• $w$ არის მისი ბრუნვის კუთხური სიჩქარე. ამ შემთხვევაში, ინერციის ცენტრიდანული ძალა ხდება ბრუნვის ღერძის პერპენდიკულარული და მიმართული მისგან.

ვექტორულ ფორმატში, ინერციის ცენტრიდანული ძალის გამოხატულება იწერება შემდეგნაირად:

$\vec(Q) = (mw^2\vec(R_0))$, სადაც:

$\vec (R_0)$ არის ბრუნვის ღერძის პერპენდიკულარული ვექტორი, რომელიც გამოყვანილია მისგან დედამიწის ზედაპირთან მდებარე მითითებულ მატერიალურ წერტილამდე.

ამ შემთხვევაში, მიზიდულობის ძალა $\vec (P)$ იქნება $\vec (F)$ და $\vec (Q)$ ჯამის ექვივალენტური:

$\vec(P) = \vec(F) = \vec(Q)$

მიზიდულობის კანონი

გრავიტაციის არსებობის გარეშე, ბევრი რამის წარმოშობა, რაც ახლა ჩვენთვის ბუნებრივად გვეჩვენება, შეუძლებელი იქნებოდა: ამგვარად, არ იქნებოდა მთებიდან ჩამოსული ზვავი, არ იქნებოდა მდინარეები, წვიმები. დედამიწის ატმოსფეროს შენარჩუნება შესაძლებელია მხოლოდ მიზიდულობის ძალით. ნაკლები მასის მქონე პლანეტებმა, როგორიცაა მთვარე ან მერკური, დაკარგეს მთელი ატმოსფერო საკმაოდ სწრაფი ტემპით და დაუცველები გახდნენ აგრესიული კოსმოსური გამოსხივებისგან.

დედამიწის ატმოსფერომ გადამწყვეტი როლი ითამაშა დედამიწაზე სიცოცხლის ფორმირების პროცესში. გარდა გრავიტაციისა, დედამიწაზე გავლენას ახდენს მთვარის გრავიტაციაც. მისი სიახლოვის გამო (კოსმოსური მასშტაბით) დედამიწაზე შესაძლებელია ადიდებისა და დინების არსებობა და მრავალი ბიოლოგიური რიტმი ემთხვევა მთვარის კალენდარს. ამრიგად, გრავიტაცია უნდა განიხილებოდეს ბუნების სასარგებლო და მნიშვნელოვანი კანონის თვალსაზრისით.

შენიშვნა 2

მიზიდულობის კანონი განიხილება უნივერსალური და შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნებისმიერ ორ სხეულზე, რომელსაც აქვს გარკვეული მასა.

იმ სიტუაციაში, როდესაც ერთი ურთიერთმოქმედი სხეულის მასა გაცილებით მეტი აღმოჩნდება მეორეს მასაზე, საუბარია გრავიტაციული ძალის განსაკუთრებულ შემთხვევაზე, რომლისთვისაც არსებობს სპეციალური ტერმინი, როგორიცაა „გრავიტაცია“. იგი გამოიყენება ამოცანების მიმართ, რომლებიც ორიენტირებულია დედამიწაზე ან სხვა ციურ სხეულებზე მიზიდულობის ძალის განსაზღვრაზე. გრავიტაციის მნიშვნელობის ნიუტონის მეორე კანონის ფორმულაში ჩანაცვლებისას მივიღებთ:

აქ $a$ არის გრავიტაციის აჩქარება, რომელიც აიძულებს სხეულებს ერთმანეთისკენ მიისწრაფოდნენ. თავისუფალი ვარდნის აჩქარების გამოყენებასთან დაკავშირებულ პრობლემებში ეს აჩქარება აღინიშნება ასო $g$-ით. საკუთარი ინტეგრალური გამოთვლების დახმარებით ნიუტონმა მათემატიკურად მოახერხა უფრო დიდი სხეულის ცენტრში სიმძიმის მუდმივი კონცენტრაციის დამტკიცება.

სამყაროს აბსოლუტურად ყველა სხეულზე მოქმედებს ჯადოსნური ძალა, რომელიც რაღაცნაირად იზიდავს მათ დედამიწაზე (უფრო ზუსტად, მის ბირთვამდე). არსად არის გასაქცევი, არსად დასამალი ყოვლისმომცველი ჯადოსნური გრავიტაციისგან: ჩვენი მზის სისტემის პლანეტები იზიდავს არა მხოლოდ უზარმაზარ მზეს, არამედ ერთმანეთსაც, ყველა საგანი, მოლეკულა და უმცირესი ატომები ასევე იზიდავს ერთმანეთს. . პატარა ბავშვებისთვისაც კი ცნობილი, რომელმაც სიცოცხლე მიუძღვნა ამ ფენომენის შესწავლას, მან დაადგინა ერთ-ერთი უდიდესი კანონი - უნივერსალური მიზიდულობის კანონი.

რა არის გრავიტაცია?

განმარტება და ფორმულა დიდი ხანია ცნობილია ბევრისთვის. შეგახსენებთ, რომ გრავიტაცია არის გარკვეული რაოდენობა, უნივერსალური მიზიდულობის ერთ-ერთი ბუნებრივი გამოვლინება, კერძოდ: ძალა, რომლითაც ნებისმიერი სხეული უცვლელად იზიდავს დედამიწას.

მიზიდულობის ძალა აღინიშნება ლათინური ასო F მძიმე.

გრავიტაცია: ფორმულა

როგორ გამოვთვალოთ მიმართული გარკვეული ორგანო? სხვა რა რაოდენობით უნდა იცოდეთ ამის გასაკეთებლად? სიმძიმის გამოთვლის ფორმულა საკმაოდ მარტივია, მას სწავლობენ ყოვლისმომცველი სკოლის მე-7 კლასში, ფიზიკის კურსის დასაწყისში. იმისათვის, რომ არა მხოლოდ ვისწავლოთ იგი, არამედ გავიგოთ, უნდა გამოვიდეთ იქიდან, რომ მიზიდულობის ძალა, რომელიც უცვლელად მოქმედებს სხეულზე, პირდაპირპროპორციულია მის რაოდენობრივ მნიშვნელობასთან (მასა).

გრავიტაციის ერთეულს ეწოდა დიდი მეცნიერის ნიუტონის სახელი.

ის ყოველთვის მკაცრად არის მიმართული დედამიწის ბირთვის ცენტრისკენ, მისი გავლენის გამო ყველა სხეული ერთგვაროვანი აჩქარებით ეცემა. ჩვენ ვაკვირდებით სიმძიმის ფენომენებს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველგან და მუდმივად:

• საგნები, შემთხვევით ან სპეციალურად ხელიდან გათავისუფლებული, აუცილებლად დაეცემა დედამიწაზე (ან ნებისმიერ ზედაპირზე, რომელიც ხელს უშლის თავისუფალ დაცემას);
• კოსმოსში გაშვებული თანამგზავრი არ მიფრინავს ჩვენს პლანეტას განუსაზღვრელი მანძილით პერპენდიკულარულად ზემოთ, მაგრამ რჩება ორბიტაზე;
• ყველა მდინარე მთებიდან მოედინება და უკან დაბრუნება შეუძლებელია;
• ხდება, რომ ადამიანი ეცემა და დაშავდება;
• მტვრის ყველაზე პატარა ნაწილაკები ზის ყველა ზედაპირზე;
• ჰაერი კონცენტრირებულია დედამიწის ზედაპირზე;
• რთული სატარებელი ჩანთები;
• წვიმა მოდის ღრუბლებიდან და ღრუბლებიდან, თოვლი მოდის, სეტყვა.

„გრავიტაციის“ კონცეფციასთან ერთად გამოიყენება ტერმინი „სხეულის წონა“. თუ სხეული ბრტყელ ჰორიზონტალურ ზედაპირზეა მოთავსებული, მაშინ მისი წონა და სიმძიმე რიცხობრივად თანაბარია, ამიტომ ეს ორი ცნება ხშირად იცვლება, რაც სულაც არ არის სწორი.

გრავიტაციის აჩქარება

ცნება "თავისუფალი ვარდნის აჩქარება" (სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ასოცირდება ტერმინთან "გრავიტაცია". ფორმულა გვიჩვენებს: იმისთვის, რომ გამოვთვალოთ მიზიდულობის ძალა, თქვენ უნდა გაამრავლოთ მასა გ-ზე (აჩქარება წმ. .).

"g" = 9.8 N/kg, ეს არის მუდმივი მნიშვნელობა. თუმცა უფრო ზუსტი გაზომვები აჩვენებს, რომ დედამიწის ბრუნვის გამო, აჩქარების მნიშვნელობა წმ. პ. არ არის იგივე და დამოკიდებულია განედზე: ჩრდილოეთ პოლუსზე არის = 9,832 ნ/კგ, ხოლო მხურვალე ეკვატორზე = 9,78 ნ/კგ. გამოდის, რომ პლანეტის სხვადასხვა ადგილას გრავიტაციის განსხვავებული ძალა მიმართულია თანაბარი მასის მქონე სხეულებზე (ფორმულა მგ მაინც უცვლელი რჩება). პრაქტიკული გამოთვლებისთვის გადაწყდა, რომ დაშვებულიყო მცირე შეცდომები ამ მნიშვნელობაში და გამოეყენებინათ საშუალო მნიშვნელობა 9.8 ნ/კგ.

ისეთი სიდიდის პროპორციულობა, როგორიცაა გრავიტაცია (ფორმულა ამას ადასტურებს) საშუალებას გაძლევთ გაზომოთ ობიექტის წონა დინამომეტრით (ჩვეულებრივი საყოფაცხოვრებო ბიზნესის მსგავსი). გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ინსტრუმენტი აჩვენებს მხოლოდ ძალას, რადგან ადგილობრივი "g" მნიშვნელობა უნდა იყოს ცნობილი სხეულის ზუსტი წონის დასადგენად.

მოქმედებს თუ არა გრავიტაცია დედამიწის ცენტრიდან რომელიმე (როგორც ახლო, ისე შორს) მანძილზე? ნიუტონმა წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ ის მოქმედებს სხეულზე დედამიწიდან საკმაო მანძილზეც კი, მაგრამ მისი მნიშვნელობა მცირდება ობიექტიდან დედამიწის ბირთვამდე მანძილის კვადრატის საპირისპიროდ.

გრავიტაცია მზის სისტემაში

არსებობს თუ არა განმარტება და ფორმულა სხვა პლანეტებთან დაკავშირებით ინარჩუნებს შესაბამისობას. მხოლოდ ერთი განსხვავებით "გ" მნიშვნელობით:

• მთვარეზე = 1,62 ნ/კგ (დედამიწაზე ექვსჯერ ნაკლები);
• ნეპტუნზე = 13,5 ნ/კგ (თითქმის ერთნახევარჯერ მეტი ვიდრე დედამიწაზე);
• მარსზე = 3,73 ნ/კგ (ორნახევარჯერ ნაკლები ვიდრე ჩვენს პლანეტაზე);
• სატურნზე = 10,44 ნ/კგ;
• მერკურიზე = 3,7 ნ/კგ;
• ვენერაზე = 8,8 ნ/კგ;
• ურანზე = 9,8 ნ/კგ (პრაქტიკულად იგივეა რაც ჩვენი);
• იუპიტერზე = 24 ნ/კგ (თითქმის ორნახევარჯერ მეტი).

გრავიტაცია- ეს არის ძალა, რომელიც მოქმედებს სხეულზე დედამიწის მხრიდან და აცნობებს სხეულს თავისუფალი ვარდნის აჩქარების შესახებ:

\(~\vec F_T = m \vec g.\)

ნებისმიერი სხეული, რომელიც მდებარეობს დედამიწაზე (ან მის მახლობლად), დედამიწასთან ერთად, ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო, ანუ სხეული მოძრაობს წრეში რადიუსით. რმუდმივი მოდულის სიჩქარით (ნახ. 1).

დედამიწის ზედაპირზე მყოფ სხეულზე გავლენას ახდენს გრავიტაციული ძალა \(~\vec F\) და ძალა დედამიწის ზედაპირიდან \(~\vec N_p\).

მათი შედეგი

\(~\vec F_1 = \vec F + \vec N_p \qquad (1)\)

ანიჭებს სხეულს ცენტრიდანული აჩქარებას

\(~a_c = \frac(\upsilon^2)(r).\)

მოდით დავშალოთ გრავიტაციული ძალა \(~\vec F\) ორ კომპონენტად, რომელთაგან ერთი იქნება \(~\vec F_1\), ე.ი.

\(~\vec F = \vec F_1 + \vec F_T. \qquad (2)\)

(1) და (2) განტოლებიდან ჩვენ ვხედავთ, რომ

\(~\vec F_T = - \vec N_p.\)

ამრიგად, მიზიდულობის ძალა \(~\vec F_T\) არის მიზიდულობის ძალის ერთ-ერთი კომპონენტი \(~\vec F\). მეორე კომპონენტი \(~\vec F_1\) ეუბნება სხეულს ცენტრიდანული აჩქარებას.

წერტილში Μ გეოგრაფიულ განედზე φ გრავიტაცია მიმართულია არა დედამიწის რადიუსის გასწვრივ, არამედ რაღაც კუთხით α მას. მიზიდულობის ძალა მიმართულია ეგრეთ წოდებული გამჭვირვალე ხაზის გასწვრივ (ვერტიკალურად ქვემოთ).

სიმძიმის ძალა სიდიდითა და მიმართულებით უდრის მიზიდულობის ძალას მხოლოდ პოლუსებზე. ეკვატორზე ისინი ემთხვევა მიმართულებით და აბსოლუტური სხვაობა უდიდესია.

\(~F_T = F - F_1 = F - m \omega^2 R,\)

სადაც ω არის დედამიწის ბრუნვის კუთხური სიჩქარე, რარის დედამიწის რადიუსი.

\(~\omega = \frac(2 \pi)(T) = \frac(2 \cdot 2.34)(24 \cdot 3600)\) რად/წ = 0.727 10 -4 რად/წმ.

როგორც ω ძალიან პატარა, მაშინ ფ T≈ ფ. შესაბამისად, მიზიდულობის ძალა მოდულით მცირედ განსხვავდება მიზიდულობის ძალისგან, ამიტომ ეს განსხვავება ხშირად შეიძლება უგულებელყო.

მერე ფ T≈ ფ, \(~mg = \frac(GMm)((h + R)^2) \მარჯვენა arrow g = \frac(GM)((h + R)^2)\) .

ეს ფორმულა აჩვენებს, რომ თავისუფალი ვარდნის აჩქარებაა გარ არის დამოკიდებული ჩამოვარდნილი სხეულის მასაზე, არამედ დამოკიდებულია სიმაღლეზე.

ლიტერატურა

აქსენოვიჩ L.A. ფიზიკა საშუალო სკოლაში: თეორია. Დავალებები. ტესტები: პროკ. შემწეობა დაწესებულებებისათვის, რომლებიც უზრუნველყოფენ გენერალ. გარემო, განათლება / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; რედ. კ.ს.ფარინო. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 39-40.