Определение что такое сила всемирного тяготения: Закон всемирного тяготения — урок. Физика, 9 класс.

Закон Всемирного Тяготения, гравитация, притяжение, сила, ускорение свободного падения. Направление силы, Ньютон

Тестирование онлайн

• Основные понятия и определения.

• Закон всемирного тяготение, ускорение свободного падения.

– По какому закону вы собираетесь меня повесить?
– А мы вешаем всех по одному закону – закону Всемирного Тяготения.

Закон всемирного тяготения

Явление гравитации – это закон всемирного тяготения. Два тела действуют друг на друга с силой, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и прямо пропорциональна произведению их масс.

Математически мы можем выразить этот великий закон формулой

Тяготение действует на огромных расстояниях во Вселенной. Но Ньютон утверждал, что взаимно притягиваются все предметы. А правда ли, что любые два предмета притягивают друг друга? Только представьте, известно, что Земля притягивает вас, сидящих на стуле. Но задумывались ли о том, что компьютер и мышка притягивают друг друга? Или карандаш и ручка, лежащие на столе? В этом случае в формулу подставляем массу ручки, массу карандаша, делим на квадрат расстояния между ними, с учетом гравитационной постоянной, получаем силу их взаимного притяжения. Но, она выйдет на столько маленькой (из-за маленьких масс ручки и карандаша), что мы не ощущаем ее наличие. Другое дело, когда речь идет о Земле и стуле, или Солнце и Земле. Массы значительные, а значит действие силы мы уже можем оценить.

Вспомним об ускорении свободного падения. Это и есть действие закона притяжения. Под действием силы тело изменяет скорость тем медленнее, чем больше масса. В результате, все тела падают на Землю с одинаковым ускорением.

Чем вызвана эта невидимая уникальная сила? На сегодняшний день известно и доказано существование гравитационного поля. Узнать больше о природе гравитационного поля можно в дополнительном материале темы.

Задумайтесь, что такое тяготение? Откуда оно? Что оно собой представляет? Ведь не может быть так, что планета смотрит на Солнце, видит, насколько оно удалено, подсчитывает обратный квадрат расстояния в соответствии с этим законом?

Направление силы притяжения

Есть два тела, пусть тело А и В. Тело А притягивает тело В. Сила, с которой тело А воздействует, начинается на теле B и направлена в сторону тела А. То есть как бы “берет” тело B и тянет к себе. Тело В “проделывает” то же самое с телом А.

Каждое тело притягивается Землей. Земля “берет” тело и тянет к своему центру. Поэтому эта сила всегда будет направлена вертикально вниз, и приложена она с центра тяжести тела, называют ее силой тяжести.

Главное запомнить

1) Закон и формулу;
2) Направление силы тяжести

Некоторые методы геологической разведки, предсказание приливов и в последнее время расчет движения искусственных спутников и межпланетных станций. Заблаговременное вычисление положения планет.

Можем ли мы сами поставить такой опыт, а не гадать, притягиваются ли планеты, предметы?

Такой прямой опыт сделал

Кавендиш (Генри Кавендиш (1731-1810) – английский физик и химик) при помощи прибора, который показан на рисунке. Идея состояла в том, чтобы подвесить на очень тонкой кварцевой нити стержень с двумя шарами и затем поднести к ним сбоку два больших свинцовых шара. Притяжение шаров слегка перекрутит нить – слегка, потому что силы притяжения между обычными предметами очень слабы. При помощи такого прибора Кавендишу удалось непосредственно измерить силу, расстояние и величину обеих масс и, таким образом, определить постоянную тяготения G.

Уникальное открытие постоянной тяготения G, которая характеризует гравитационное поле в пространстве, позволила определить массу Земли, Солнца и других небесных тел. Поэтому Кавендиш назвал свой опыт “взвешиванием Земли”.

Интересно, что у различных законов физики есть некоторые общие черты. Обратимся к законам электричества (сила Кулона). Электрические силы также обратно пропорциональны квадрату расстояния, но уже между зарядами , и невольно возникает мысль, что в этой закономерности таится глубокий смысл. До сих пор никому не удалось представить тяготение и электричество как два разных проявления одной и той же сущности.

Сила и тут изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, но разница в величине электрических сил и сил тяготения поразительна.

Пытаясь установить общую природу тяготения и электричества, мы обнаруживаем такое превосходство электрических сил над силами тяготения, что трудно поверить, будто у тех и у других один и тот же источник. Как можно говорить, что одно действует сильнее другого? Ведь все зависит от того, какова масса и каков заряд. Рассуждая о том, насколько сильно действует тяготение, вы не вправе говорить: “Возьмем массу такой-то величины”, потому что вы выбираете ее сами. Но если мы возьмем то, что предлагает нам сама Природа (ее собственные числа и меры, которые не имеют ничего общего с нашими дюймами, годами, с нашими мерами), тогда мы сможем сравнивать. Мы возьмем элементарную заряженную частицу, такую, например, как электрон. Две элементарные частицы, два электрона, за счет электрического заряда отталкивают друг друга с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, а за счет гравитации притягиваются друг к другу опять-таки с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния.

Вопрос: каково отношение силы тяготения к электрической силе? Тяготение относится к электрическому отталкиванию, как единица к числу с 42 нулями. Это вызывает глубочайшее недоумение. Откуда могло взяться такое огромное число?

Люди ищут этот огромный коэффициент в других явлениях природы. Они перебирают всякие большие числа, а если вам нужно большое число, почему не взять, скажем, отношение диаметра Вселенной к диаметру протона – как ни удивительно, это тоже число с 42 нулями. И вот говорят: может быть, этот коэффициент и равен отношению диаметра протона к диаметру Вселенной? Это интересная мысль, но, поскольку Вселенная постепенно расширяется, должна меняться и постоянная тяготения. Хотя эта гипотеза еще не опровергнута, у нас нет никаких свидетельств в ее пользу. Наоборот, некоторые данные говорят о том, что постоянная тяготения не менялась таким образом. Это громадное число по сей день остается загадкой.

Эйнштейну пришлось видоизменить законы тяготения в соответствии с принципами относительности. Первый из этих принципов гласит, что расстояние х нельзя преодолеть мгновенно, тогда как по теории Ньютона силы действуют мгновенно.

Эйнштейну пришлось изменить законы Ньютона. Эти изменения, уточнения очень малы. Одно из них состоит вот в чем: поскольку свет имеет энергию, энергия эквивалентна массе, а все массы притягиваются, – свет тоже притягивается и, значит, проходя мимо Солнца, должен отклоняться. Так оно и происходит на самом деле. Сила тяготения тоже слегка изменена в теории Эйнштейна. Но этого очень незначительного изменения в законе тяготения как раз достаточно, чтобы объяснить некоторые кажущиеся неправильности в движении Меркурия.

Физические явления в микромире подчиняются иным законам, нежели явления в мире больших масштабов. Встает вопрос: как проявляется тяготение в мире малых масштабов? На него ответит квантовая теория гравитации. Но квантовой теории гравитации еще нет. Люди пока не очень преуспели в создании теории тяготения, полностью согласованной с квантовомеханическими принципами и с принципом неопределенности.

Закон всемирного тяготения

• Главная
• Справочник
• Законы
• Закон всемирного тяготения

Исаак Ньютон выдвинул предположение, что между любыми телами в природе существуют силы взаимного притяжения.

2 \) .

Силы всемирного тяготения действуют между любыми телами в природе, но ощутимыми они становятся при больших массах (или если хотя бы масса одного из тел велика). Закон же всемирного тяготения выполняется только для материальных точек и шаров (в этом случае за расстояние принимается расстояние между центрами шаров).

Сила тяжести

Частным видом силы всемирного тяготения является сила притяжения тел к Земле (или к другой планете). Эту силу называют силой тяжести. Под действием этой силы все тела приобретают ускорение свбодного падения.

Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности.

В соответствии со вторым законом Ньютона \( g = F_Т /m \) , следовательно, \( F_T = mg \) .

Если M – масса Земли, R – ее радиус, m – масса данного тела, то сила тяжести равна

\( F = G \dfrac{M}{R^2}m = mg \) .

Сила тяжести всегда направлена к центру Земли. В зависимости от высоты \( h \) над поверхностью Земли и географической широты положения тела ускорение свободного падения приобретает различные значения. На поверхности Земли и в средних широтах ускорение свободного падения равно 9,831 м/с₂.

Вес тела

В технике и быту широко используется понятие веса тела.

Весом тела называют силу, с которой тело давит на опору или подвес в результате гравитационного притяжения к планете.

Вес тела обозначается \( P \). Единица веса — ньютон (Н). Так как вес равен силе, с которой тело действует на опору, то в соответствии с третьим законом Ньютона по величине вес тела равен силе реакции опоры. Поэтому, чтобы найти вес тела, необходимо определить, чему равна сила реакции опоры.

При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса.

Вес тела и сила тяжести отличаются по своей природе: вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил, а сила тяжести имеет гравитационную природу.

Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называют невесомостью. Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения независимо от направления и значения скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении реактивных двигателей на космический корабль действует только сила всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением, по¬этому в корабле наблюдается состояние невесомости.

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!Больше интересного в телеграм @calcsbox

Урок 07. Лекция 07. Закон всемирного тяготения. Вес.

Согласно теории Ньютона, между всеми телами во вселенной действуют силы взаимного притяжения. Изучая законы движения планет, Исаак Ньютов в 1682 году открыл Закон всемирного тяготения, который описывает это взаимодействие.

Закон всемирного тяготения. Все тела притягиваются друг к другу с силой, модуль которой прямо пропорционален произведению их масс и обратнопропорционален квадрату расстояния между ними.

 – закон всемирного тяготения.

G – постоянная всемирного тяготения или гравитационная постоянная.

  G = 6,67 · 10 ^-11 Н·м²/кг²

Силы тяготения всегда является силами притяжения. Действуют силы тяготения всегда попарно (по третьему закону Ньютона), векторы сил тяготения приложены к центрам масс тел и направлены вдоль одной прямой навстречу друг другу.

На основе закона всемирного тяготения и законов динамики объясняются многие явления: движение планет в Солнечной системе, движение искусственных спутников Земли, движение тел вблизи поверхности Земли .

Мы живем на планете Земля и наблюдаем проявление силы всемирного тяготения в притяжении всех тел к Земле.

Силу притяжения тел к Земле вблизи ее поверхности называют сила тяжести.

Обозначим массу Земли – М, массу тела – m, радиус Земли – R, тогда сила тяготения

   

Он же и есть сила тяжести.

   m – масса тела

   g – ускорение свободного падения.

Сила тяжести это гравитационная сила, приложенная к центру тела и направленная к центру Земли.

В отсутствие других сил тело свободно падает на Землю с ускорением свободного падения. Среднее значение ускорения свободного падения для различных точек поверхности Земли равно 9,81 м/с².

   

Значит g не зависит от массы тела.

 

На высоте h ускорение свободного падения равно  

При удалении от поверхности Земли сила земного тяготения и ускорение свободного падения изменяются обратно пропорционально квадрату расстояния r до центра Земли.

Силу тяжести с которой тела притягиваются к Земле, нужно отличать от веса тела. В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой,  приложенной к телу, вес – это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т. е. к связи).

Вес тела – это сила, с которой тело в результате притяжения к Земле действует на опору или подвес.

Если тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальной опоре, то на тело действуют две силы: сила тяжести F_т=mg, направленная вертикально вниз, и сила упругости F_упр=N, с которой опора действует на тело. Силу N называют силой реакции опоры (силой нормального давления). По третьему закону Ньютона, тело должно действовать на опору с некоторой силой, равной по модулю силе реакции опоры и направленной в противоположную сторону. По определению, эта сила и есть вес тела: P=-N.

Если тело неподвижно относительно опоры или подвеса, то P=F_т=mg, то есть вес тела равен силе тяжести. Но эти силы приложены к разным телам!

Вес тела можно определить при помощи динамометра. Если тело неподвижно висит на пружине, то роль силы реакции опоры (подвеса) играет упругая силы пружины.  По растяжению пружины можно определить вес тела.

Вес тела в различных условиях движения.

1. опора покоится или движется равномерно

N = mg – сила реакции опоры равна силе тяжести.

P = N    значит  P = mg

Вес тела равен действующей на тело силе тяжести.

2. опора движется с ускорением a вверх.

N – mg = ma  – второй закон Ньютона

N = mg + ma

P = N = m(g + a)

P > mg

Вес тела, движущегося с ускорением направленным вверх больше силы тяжести.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.

Небольшие перегрузки испытывают пассажиры самолета при взлете. Большие перегрузки испытывают летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, особенно на сверхзвуковых самолетах; космонавты при взлете космической ракеты.

3. опора движется с ускорением а вниз.

mg – N = ma  – второй закон Ньютона

N = mg – ma

P = N = m(g – a)

P < mg

Вес тела, движущегося с ускорением вниз уменьшается.

Падение тел в вакууме без начальной скорости называется свободным падением. При свободном падении a=g  из  формулы P=m(g – g)  следует, что P = 0, т.е. вес тела отсутствует. Говорят, что тело находится в состоянии невесомости.

Невесомость – состояние тела, при котором оно движется только под действием силы тяжести.

Состояние невесомости возникает, например, в кабине космического корабля при его движении по орбите с выключенными реактивными двигателями.

Глава 8. Закон всемирного тяготения

Массивные тела, даже находящиеся на больших расстояниях друг от друга, притягиваются друг к другу. Такое взаимодейст-вие называется гравитационным. Закон гравитационного взаимодействия тел был установлен Ньютоном на основе анализа имеющихся в его распоряжении экспериментальных данных и называется законом всемирного тяготения. Закон всемирного тяготения утверждает, что два точечных тела с массами и , находящиеся на расстоянии друг от друга, притягиваются друг к другу с силой

(8.1)

где — коэффициент пропорциональности, который называется гравитационной постоянной.

Обратим внимание читателя на то, что закон всемирного тяготения в форме (8.1) справедлив только для точечных тел. Для нахождения силы гравитационного взаимодействия протяженных тел используется принцип суперпозиции гравитационных сил. В соответствии с этим принципом силы гравитационного взаимодействия в системе из трех точечных тел можно вычислить, находя силы взаимодействия каждой пары тел друг к другу по формуле (8. 1) и складывая затем векторы этих сил. Например, чтобы найти силу , действующую на массу в системе тел , и (см. рисунок), нужно найти силу , действующую на тело со стороны тела (при этом можно использовать закон всемирного тяготения в форме (8.1)). Затем по закону всемирного тяготения нужно найти силу , действующую на тело со стороны тела , а затем сложить получившиеся векторы

(8.2)

(аналогичным образом можно найти силу, действующую на другие массы и ). Принцип суперпозиции дает рецепт поиска гравитационных сил, действующих между протяженными (неточечными) телами. Такие тела нужно мысленно разделить на точечные части, найти силу взаимодействия каждой пары точечных частей, просуммировать полученные вектора (число которых, вообще говоря, бесконечно большое). В математике разработаны методы такого суммирования, но в программу школьного курса физики эти методы не входят. Нужно знать только, что такая процедура существует и уметь применять ее в простейших случаях, когда суммирование выполняется элементарно на основе свойств симметрии тел. Кроме того, нужно знать, что для тел сферической формы, находящихся вне друг друга, применение принципа суперпозиции приводит в точности к закону всемирного тяготения в форме (8.1), в котором — расстояние между центрами тел (это утверждение впервые доказал Ньютон, разработав для выполнения бесконечного суммирования основы математического анализа). Из последнего утверждения следует, что для силы тяжести точечного тела массой , находящегося на поверхности некоторой планеты сферической формы, справедливо соотношение

(8.3)

где и — масса и радиус планеты. С другой стороны, сила тяжести описывается соотношением . Поэтому из формулы (8.3) получаем выражение для ускорения свободного падения на поверхности планеты через ее массу и радиус

(8.4)

В задачах на закон всемирного тяготения часто рассматривают вращательное движение спутников вокруг планет. Если спутник движется с выключенным двигателем, то существует определенное соотношение между его скоростью и радиусом орбиты. Действительно, при движении со скоростью по окружности радиуса спутник имеет ускорение , которое сообщается ему гравитационной силой (другие силы на спутник не действуют). Поэтому второй закон Ньютона для спутника дает

(8.5)

Откуда находим

(8.5)

Если рассматриваются орбиты, расположенные на небольшой высоте над поверхностью планеты, когда в формуле (8.6) практически совпадает с радиусом планеты, скорость (8.6) называется первой космической скоростью для данной планеты. Рассмотрим применение этих соотношений и законов к решению задач.

В задаче 8.1.1 рассматриваются точечные тела, поэтому для вычисления силы их взаимодействия используем закон все-мирного тяготения (8. 1). Из него следует, что при увеличении в 3 раза расстояния между этими телами сила их гравитационного притяжения уменьшается в 9 раз (ответ 4).

Если массу одного точечного тела увеличить в 2 раза, а массу второго увеличить в 3 раза при неизменном расстоянии между телами (задача 8.1.2), то из закона (8.1) следует, что сила их гравитационного взаимодействия увеличится в 6 раз (ответ 3). Аналогично из закона (8.1) находим, что в задаче 8.1.3 сила взаимодействия тел уменьшится 8 раз (ответ 3).

Применяя формулу (8.4) для ускорения свободного падения на поверхности планеты и на таком расстоянии от центра, когда ускорение свободного падения равно половине его значения на поверхности, получаем (задача 8.1.4)

Из этих формул заключаем, что (ответ 1).

Из формулы (8.4) следует, что отношение ускорений свободного падения на поверхности двух планет с массами и радиусами , и , равно

Поэтому в задаче 8. 1.5 получаем для ускорения свободного падения на поверхности Марса

(ответ 2).

В задаче 8.1.6 используется то обстоятельство, что гравитационное взаимодействие тел подчиняется третьему закону Ньютона: сила всемирного тяготения (8.1) действует как на одно, так и на другое тело. Поэтому из второго закона Ньютона заключаем, что ускорения этих тел относятся обратно отношению масс

(ответ 3).

Используя закон всемирного тяготения, получим для силы притяжения Меркурия и Земли к Солнцу (задача 8.1.7)

где — масса Солнца, и — массы Меркурия и Земли, и — расстояния от Меркурия и Земли до Солнца. Отсюда находим

(ответ — 2).

Из закона всемирного тяготения для ракеты (задача 8.1.8) следует, что сила притяжения ракеты к Земле уменьшается в 4 раза по сравнению с силой притяжения на поверхности, если расстояние от ракеты до центра Земли возрастает вдвое. Это значит, что ракета будет находиться на расстоянии, равном радиусу Земли от поверхности (ответ 1).

В задаче 8.1.9 будем использовать принцип суперпозиции. Силы, действующие на центральное тело со стороны двух других тел, показаны на рисунке. По закону всемирного тяготения находим силу, действующую на центральное тело со стороны левого тела

и силу, действующую на центральное тело со стороны правого тела

Поскольку эти силы направлены противоположно, находим, что результирующая сила равна

(ответ 3).

Очевидно, силы, действующие на тело, находящееся в вершине прямого угла (задача 8.1.10) направлены под прямым углом друг к другу (см. рисунок) и определяются законом всемирного тяготения . Поэтому результирующая сила направлена по биссектрисе прямого угла и равна

(ответ 2).

Ускорение свободного падения тела массой определяется соотношением

(1)

где — гравитационная сила, действующая на тело. Очевидно, что не зависит от массы тела, поскольку гравитационная сила пропорциональна массе этого тела, которая, таким образом, сокращается в отношении (1) (задача 8.2.1 – ответ 4).

Как говорилось во введении к настоящей главе, сила притяжения сферических тел определяется законом всемирного тяготения в форме (8.1), в котором — расстояние между их центрами. Поэтому в задаче 8.2.2 сила притяжения двух шаров определяется формулой (2).

Сила взаимодействия двух одинаковых шаров с массой и радиусом , касающихся друг друга, равна (задача 8.2.3)

Для ответа на вопрос задачи эту силу удобно выразить через плотность и радиус. Используя определение плотности ( , где — объем шаров), получаем

Из этой формулы следует, что сила взаимодействия двух касающихся шаров при их фиксированной плотности пропорциональна четвертой степени их радиуса. Поэтому при увеличении радиуса вдвое сила взаимодействия возрастет в 16 раз (ответ 4).

Согласно принципу суперпозиции для нахождения силы, действующей на точечное тело, помещенное в центр массивного кольца, со стороны этого кольца (задача 8.2.4), необходимо мысленно разбить кольцо на точечные части, вычислить силы, действующие на тело со стороны этих частей и просуммировать найденные векторы. Очевидно, благодаря симметрии задачи мы получим нуль, поскольку для каждого малого участка кольца найдется противоположный (см. рисунок), который даст такую же по величине, но противоположно направленную силу (ответ 4).

Когда тело движется на малой высоте над поверхностью планеты, его ускорение равно , где — первая космическая скорость, — радиус планеты. С другой стороны ускорение тела равно ускорению свободного падения на поверхности . Поэтому ускорение свободного падения на поверхности планеты из задачи 8.2.5 равно

(ответ 1).

Первая космическая скорость определяется формулой (8.6). Поэтому правильный ответ в задаче 8.2.6 — 3. Чтобы ответить на вопрос об изменении первой космической скорости при изменении радиуса и массы планеты, но неизменной плотности (задача 8.2.7), удобно выразить скорость (8.6) через плотность и радиус планеты

Отсюда следует, что при фиксированной плотности планеты первая космическая пропорциональна ее радиусу (ответ 2).

Для Земли вычисления первой космической скорости по формуле из решения задачи 8.2.5 дают: , где — ускорение свободного падения на поверхности Земли, — радиус Земли. Поэтому правильный ответ в задаче 8.2.8 — 3.

Весом тела называется сила, с которой тело действует на опору и которая равна по величине силе реакции опоры. Сила реакции опоры может обратиться в нуль по двум причинам. Во-первых, если нет силы тяжести, которая бы действовала на тело и прижимала бы его к опоре. А во-вторых, если сила тяжести есть, но она сообщает и телу и опоре одинаковые ускорения, в результате чего тело к опоре не прижимается. Именно второй случай реализуется в космическом корабле, свободно вращающемся вокруг Земли (задача 8.2.9). Сила тяжести здесь, конечно, есть (в противном случае корабль не вращался бы, а двигался прямолинейно и равномерно). Но поскольку сила тяжести, действующая на любое тело, пропорциональна его массе, она сообщает и кораблю и всем телам внутри него одинаковые ускорения. В результате корабль и все тела внутри него постоянно «падают» на Землю с одинаковыми ускорениями и, следовательно, вес этих тел внутри корабля равен нулю (ответ 3).

При свободном круговом движении спутника вокруг планеты его скорость и радиус орбиты связаны друг с другом соотноше-нием (8.6). Эта связь возникает потому, что на данной орбите гравитационная сила сообщает определенное ускорение, которое совпадает с центростремительным ускорением только при определенной скорости спутника. А если скорость спутника уменьшить по сравнению с этой скоростью (задача 8.2.10)? Тогда для сохранения орбиты спутника потребуется меньшая центростремительная сила (так как уменьшится его центростремительное ускорение). А поскольку гравитационная сила на той же орбите не изменится необходимо направить силу тяги двигателя так, чтобы сумма гравитационной силы и силы тяги была направлена к центру орбиты, а по величине была меньше гравитационной силы. Это значит, что сила тяги должна быть направлена противоположно гравитационной силе (ответ 3).

Для проверки закона всемирного тяготения измерили рекордно слабое гравитационное поле – Наука

ТАСС, 10 марта. Ученые провели самую точную проверку закона всемирного тяготения Ньютона. Для этого они измерили рекордно слабое гравитационное поле, которое образовали две микроскопических золотых сферы массой в 90 мг и радиусом в 1 мм. Описание эксперимента опубликовал научный журнал Nature.

На эту тему

“Ранее подобные измерения проводили для объектов массой в килограмм и более, а мы сделали это со сферами массой в 90 мг. Это открывает дорогу для еще более точных измерений – например, для тел, сопоставимых по массе с самыми крупными элементарными частицами”, –пишут исследователи.

Физиков давно интересует, работает ли классический закон всемирного тяготения на микроскопических масштабах. Проверить это сложно, поскольку хотя гравитация действует на очень большие расстояния, но при этом ее тяжело измерить. Поэтому погрешности в подобных измерениях могут возникать даже из-за самых слабых помех.

Однако подобные эксперименты очень важны для физиков, так как благодаря им можно проверить, существуют ли скрытые измерения пространства и какими свойствами обладают темная материя и энергия.

Большой шаг в эту сторону сделали физики под руководством профессора Венского университета Маркуса Аспельмейера. Они создали установку, с помощью которой можно с максимальной точностью определить, с какой силой притягивают друг друга сферы из золота диаметром всего в миллиметр и массой в 90 миллиграмм.

Установка выглядит как сделанное из сверхтонкой проволоки маленькое коромысло. К его середине прикреплено зеркало, а также нить, на которой вся конструкция может вращаться вокруг своей оси. К концам коромысла прикрепляются объекты, гравитационные свойства которых физики пытаются изучить.

На эту тему

Зеркало постоянно подсвечивает луч лазера, отражение которого улавливает фотодетектор. Благодаря этому на то, в каком направлении будет отражаться луч света, влияют даже малейшие сдвиги в положении сфер и прикрепленного к ним “коромысла”.

С помощью этой установки Аспельмейер и его коллеги проследили, как по мере удаления и сближения шариков друг с другом их притягивала еще одна золотая сфера, которую ученые поместили на небольшом расстоянии от одного из шариков. Результаты измерений физики использовали для вычисления гравитационной постоянной G, значение которой определено не максимально точно.

Из-за того, что гравитационные взаимодействия между сферами очень малы (они не превышают 0,09 пиконьютонов), ученые повторяли эксперимент более 350 раз, чтобы исключить влияние всех источников помех. В итоге авторы эксперимента получили относительно точное значение G, которое расходится с общепринятыми оценками примерно на 9%.

Ученые надеются, что дальнейшие измерения с еще более легкими объектами помогут проверить, было ли это расхождение простой погрешностью измерений или же оно существует на самом деле. Кроме того, эти опыты дадут физикам шанс вплотную приблизиться к тому пределу масс, где теоретически должны действовать квантовые гравитационные эффекты. Благодаря этому можно будет проверить теории, которые допускают их существование.

Закон всемирного тяготения и сила тяжести

Описание закона всемирного тяготения

Коэффициент — это гравитационная постоянная. В системе СИ гравитационная постоянная имеет значение:

   

Эта постоянная, как видно, очень мала, поэтому силы тяготения между телами, имеющими небольшие массы, тоже малы и практически не ощущаются. Однако движение космических тел полностью определяется гравитацией. Наличие всемирного тяготения или, другими словами, гравитационного взаимодействия объясняет, на чем «держатся» Земля и планеты, и почему они двигаются вокруг Солнца по определенным траекториям, а не улетают от него прочь. Закон всемирного тяготения позволяет определить многие характеристики небесных тел – массы планет, звезд, галактик и даже черных дыр. Этот закон позволяет с большой точностью рассчитать орбиты планет и создать математическую модель Вселенной.

С помощью закона всемирного тяготения также можно рассчитать космические скорости. Например, минимальная скорость, при которой тело, движущееся горизонтально над поверхностью Земли, не упадёт на неё, а будет двигаться по круговой орбите – 7,9 км/с (первая космическая скорость). Для того, чтобы покинуть Землю, т.е. преодолеть ее гравитационное притяжение, тело должно иметь скорость 11,2 км/с, (вторая космическая скорость).

Гравитация является одним из самых удивительных феноменов природы. В отсутствии сил гравитации существование Вселенной было бы невозможно, Вселенная не могла бы даже возникнуть. Гравитация ответственна за многие процессы во Вселенной – ее рождение, существование порядка вместо хаоса. Природа гравитации до сих пор до конца неразгаданна. До настоящего времени никто не смог разработать достойный механизм и модель гравитационного взаимодействия.

Сила тяжести

Частным случаем проявления гравитационных сил является сила тяжести.

Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз (по направлению к центру Земли).

Если на тело действует сила тяжести, то тело совершает свободное падение. Вид траектории движения зависит от направления и модуля начальной скорости.

С действием силы тяжести мы сталкиваемся каждый день. Камень, брошенный в горизонтальном направлении, через некоторое время оказывается на земле. Книга, выпущенная из рук, падает вниз. Подпрыгнув, человек не улетает в открытый космос, а опускается вниз, на землю.

Рассматривая свободное падение тела вблизи поверхности Земли как результат гравитационного взаимодействия этого тела с Землей, можно записать:

   

откуда ускорение свободного падения:

   

Ускорение свободного падения не зависит от массы тела, а зависит от высоты тела над Землей. Земной шар немного сплюснут у полюсов, поэтому тела, находящиеся около полюсов, расположены немного ближе к центру Земли. В связи с этим ускорение свободного падения зависит от широты местности: на полюсе оно немного больше, чем на экваторе и других широтах (на экваторе м/с , на Северном полюсе экваторе м/с .

Эта же формула позволяет найти ускорение свободного падения на поверхности любой планеты массой и радиусом .

Примеры решения задач

ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН – это… Что такое ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН?

ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН

ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ закон (Ньютона закон тяготения) – сила F взаимного притяжения материальных точек с массами m1 и m2, находящихся на расстоянии r друг от друга, равна: F = Gm1m2/r2, где G – гравитационная постоянная.

Большой Энциклопедический словарь. 2000.

• ВСЕМИРНАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ПРОФСОЮЗОВ
• ВСЕМИРНОЕ ВРЕМЯ

Смотреть что такое “ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН” в других словарях:

• ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН — (Ньютона закон тяготения), сила F взаимного притяжения между материальными точками с массами m1 и m2, находящимися на расстоянии r друг от друга, равна F= Gm1m2/r2; постоянная величина G называется гравитационной постоянной. Открыт И. Ньютоном в… …   Современная энциклопедия

• Всемирного тяготения закон — Всемирного тяготения закон, см. Ньютона закон тяготения …   Большая советская энциклопедия

• ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН — (Ньютона закон тяготения), (см. ТЯГОТЕНИЕ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 …   Физическая энциклопедия

• Всемирного тяготения закон — (Ньютона закон тяготения), сила F взаимного притяжения между материальными точками с массами m1 и m2, находящимися на расстоянии r друг от друга, равна F= Gm1m2/r2; постоянная величина G называется гравитационной постоянной. Открыт И. Ньютоном в… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• всемирного тяготения закон — (Ньютона закон тяготения), сила F взаимного притяжения материальных точек с массами m1 и m2, находящихся на расстоянии r друг от друга, равна: F = Gm1m2/r2, где G  гравитационная постоянная. * * * ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ… …   Энциклопедический словарь

• Всемирного тяготения закон — закон тяготения Ньютона закон физики: сила F взаимного притяжения материальных точек с массами m1 и m2, находящихся на расстоянии r, выражается формулой: F = G·m1·m2/r2, где G – гравитационная постоянная …   Астрономический словарь

• Всемирного тяготения закон, см —         Ньютона закон тяготения …   Большая советская энциклопедия

• Ньютонов закон тяготения (всемирного тяготения закон) — закон, согласно которому сила притяжения двух масс пропорциональна их произведению и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. О физической природе тяготения см. Тяготение …   Начала современного естествознания

• ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ — (Ньютона закон тяготения) все материальные тела притягивают друг друга с силами, прямо пропорциональными их массам и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними: где F модуль силы тяготения, m1 и m2, массы взаимодействующих тел, R… …   Большая политехническая энциклопедия

• Закон всемирного тяготения — закон тяготения И. Ньютона (1643 1727) в классической механике, согласно которому сила гравитационного притяжения двух тел с массами m1 и m2 обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними; коэффициент пропорциональности G гравитационная …   Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов

Книги

• Закон всемирного тяготения, В. Н. Михайлов. В третьем, переработанном издании книги по-прежнему доказательно формулируется уточняющий закон всемирного тяготения. Кроме того, книга дополнена описанием эксперимента, который подтверждает… Подробнее  Купить за 428 грн (только Украина)
• Ошибки классической теории тяготения, Е. Н. Авдеев. В настоящей книге доказывается существование ошибок в классической теории тяготения, основу которой составляют закон всемирного тяготения Ньютона, третий закон Кеплера, а также`теория поля`,… Подробнее  Купить за 392 грн (только Украина)
• Ошибки классической теории тяготения, Е. Н. Авдеев. В настоящей книге доказывается существование ошибок в классической теории тяготения, основу которой составляют закон всемирного тяготения Ньютона, третий закон Кеплера, а также “теория поля”,… Подробнее  Купить за 362 руб

Другие книги по запросу «ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ ЗАКОН» >>

Сила тяжести: определение, уравнения и примеры – видео и стенограмма урока

Сэр Исаак Ньютон

Универсальное уравнение гравитации

Это уравнение описывает силу между любыми двумя объектами во Вселенной:

В уравнении:

• F – сила тяжести (измеряется в Ньютонах, Н)
• G – гравитационная постоянная Вселенной и всегда одно и то же число
• M – масса одного объекта (в килограммах, кг)
• м – масса другого объекта (в килограммах, кг)
• r – расстояние между объектами (в метрах, м)

Итак, если вы знаете, насколько массивны два объекта и как далеко они находятся друг от друга, вы можете вычислить силу между ними.

Закон обратных квадратов

Обратите внимание, что расстояние ( r ) в нижней части уравнения возведено в квадрат. Это делает его законом обратных квадратов. Из-за этого, если вы удвоите расстояние между двумя объектами, вы уменьшите гравитационную силу между ними до четверти того, что было. Или, если вы утроите расстояние между ними, вы уменьшите силу до девятой части того, что было. Или, если мы пойдем другим путем, уменьшение вдвое расстояния между двумя объектами увеличивает силу в четыре раза.Это можно использовать для грубого сравнения ситуаций.

Эйнштейн описал гравитацию как кривую в пространстве-времени.

Пример

Давайте рассмотрим пример использования уравнения. Попробуем вычислить силу между очаровательным младенцем и планетой Марс!

Допустим, ребенок весит 4 года. -9 Ньютонов. Это крошечная сила, отчасти потому, что у ребенка такая маленькая масса, а отчасти потому, что они так далеко друг от друга.

Краткое содержание урока

Сила тяжести – это сила, которая притягивает любые объекты с массой. Вы прямо сейчас тянете за любой другой объект во всей вселенной! Это называется универсальным законом тяготения Ньютона . Мы можем использовать уравнение, представленное в этом уроке, для вычисления силы между любыми двумя объектами, если мы знаем их массы и расстояние между ними.Мы также можем сравнить две ситуации, осознав, что гравитация – это закон обратных квадратов, а это означает, что если вы удвоите расстояние между двумя объектами, вы уменьшите силу до четверти. А если утроить расстояние между двумя объектами, вы уменьшите силу до девятой.

Результаты обучения

Когда вы закончите, вы должны уметь:

• Изложить универсальный закон тяготения
• Напишите уравнение для вычисления силы тяжести и укажите значение ее переменных
• Объясните, что гравитация является законом обратных квадратов.

Практические вопросы (можно использовать калькулятор)

Используя универсальный закон тяготения Ньютона и гравитационную постоянную G = 6.(11) м.

Самый быстрый словарь в мире: Vocabulary.com

гравитационная сила сила притяжения между всеми массами во Вселенной

теория гравитации (физика) теория, согласно которой любые две частицы вещества притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними

гравитационное поле силовое поле, окружающее тело конечной массы

гравитация, связанная с гравитацией или вызванная ею

гравитационно по отношению к гравитации

гравитационное взаимодействие: слабое взаимодействие между частицами, обусловленное их массой; через гравитоны

6.39″>

гравитационная волна (физика) волна, которая, как предполагается, распространяет гравитацию и распространяется со скоростью света

гравитационное притяжение сила притяжения между всеми массами во Вселенной

гравитация сила притяжения между всеми массами во Вселенной

задержка вращения (информатика) время, необходимое для того, чтобы определенный блок данных на дорожке данных повернулся к головке чтения / записи

условно в соответствии с принятыми обычаями и приличиями

жизненная сила (биология) гипотетическая сила (не физическая или химическая), которая, по мнению Анри Бергсона, является причиной эволюции и развития организмов

ступенчатая, проходящая по ступеням

Crepitation rale потрескивающий звук, слышимый при аускультации при вдохе пациентами с респираторными заболеваниями; ассоциированные с туберкулезом и пневмонией и застойной сердечной недостаточностью

навигационная карта карта для навигатора, показывающая преобладающие метеорологические, гидрографические и навигационные условия

Плантационная прогулочная лошадь Лошадь, отмеченная выносливостью и обученная быстрому ходьбе

Что такое гравитация (или гравитация)?

Гравитация, также называемая гравитацией, – это сила, которая существует среди всех материальных объектов во Вселенной.Для любых двух объектов или частиц, имеющих ненулевую массу, сила тяжести стремится притягивать их друг к другу. Гравитация действует на объекты всех размеров, от субатомных частиц до скоплений галактик. Он также работает на всех расстояниях, независимо от того, насколько они малы или велики.

Гравитация – одно из наиболее изученных явлений в физике. Исаак Ньютон определил его поведение своим знаменитым Законом всемирного тяготения. Ньютон предположил, что сила тяжести между любыми двумя сферическими объектами однородной плотности прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.Согласно этому закону, если m1 и m2 – массы двух объектов, и если их центры разделены расстоянием d, то сила тяжести (f) между ними определяется следующей формулой:

f = km1m2 / d2

, где k – постоянная, зависящая от единиц, указанных для m1, m2, d и f.

Теории Ньютона о гравитации были изменены в 20 веке, когда Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности. Эйнштейн увидел, что природа силы тяжести такая же, как и природа силы, действующей на любой объект, испытывающий ускорение. Это известно как принцип эквивалентности. Он также математически продемонстрировал, что гравитационные поля вызывают искажение пространства и времени. Эти гипотезы были подтверждены экспериментально.

Каждый объект во Вселенной окружен гравитационным полем. Сила поля прямо пропорциональна массе объекта и обратно пропорциональна квадрату расстояния от его центра (для любой точки вне самого объекта). Таким образом, гравитационное поле Солнца в целом сильнее, чем у Земли, а гравитационное поле Земли сильнее в непосредственной близости от человека, стоящего на поверхности, чем на высоте спутника на орбите.Тем не менее, гравитационное поле, окружающее любой объект, распространяется бесконечно во всех направлениях. Каждая частица во всей Вселенной гравитационно притягивается к каждой другой частице. Это важное соображение при разработке теорий о том, как образовалась Вселенная, как она развивается и какая судьба ее в конечном итоге ожидает.

Гравитационные волны, которые долгое время считались существующими до того, как были обнаружены, были впервые выдвинуты гипотезой в общей теории относительности Эйнштейна, которая предсказывала, что ускоряющаяся масса будет излучать гравитационные волны по мере потери энергии. 11 февраля 2016 года Дэвид Рейтце, исполнительный директор LIGO (Обсерватория гравитационных волн с лазерным интерферометром) сообщил, что исследователи обнаружили гравитационные волны. Рейтце сказал, что волны были созданы в результате слияния двух черных дыр, одна из которых имела массу 29 солнц, а другая – 36. Ожидается, что это открытие даст огромное количество информации о Вселенной, материи и энергии внутри нее и чтобы также привести к большому количеству практических приложений.

Значение силы

Сила – это толкание или притяжение объекта, возникающее в результате взаимодействия объекта с другим объектом.Когда происходит взаимодействие между двумя объектами, на каждый из объектов действует сила. Когда взаимодействие прекращается, два объекта больше не испытывают силы. Силы , только существуют в результате взаимодействия.

Контакт против сил действия на расстоянии

Для простоты все силы (взаимодействия) между объектами можно разделить на две большие категории:

,
• контактных сил и
• сил в результате действия на расстоянии

Контактные силы – это те типы сил, которые возникают, когда два взаимодействующих объекта воспринимаются как физически контактирующие друг с другом. Примеры контактных сил включают силы трения, силы натяжения, нормальные силы, силы сопротивления воздуха и приложенные силы. Эти особые силы будут обсуждаться более подробно позже в Уроке 2, а также в других уроках.

Силы, действующие на расстоянии – это те типы сил, которые возникают, даже когда два взаимодействующих объекта не находятся в физическом контакте друг с другом, но все же способны толкать или тянуть, несмотря на их физическое разделение. Примеры сил, действующих на расстоянии, включают гравитационные силы.Например, Солнце и планеты оказывают друг на друга гравитационное притяжение, несмотря на их большое пространственное разделение. Даже когда ваши ноги отрываются от земли и вы больше не находитесь в физическом контакте с Землей, между вами и Землей существует гравитационное притяжение. Электрические силы – это силы, действующие на расстоянии. Например, протоны в ядре атома и электроны вне ядра испытывают электрическое притяжение друг к другу, несмотря на их небольшое пространственное разделение. А магнитные силы – это силы, действующие на расстоянии.Например, два магнита могут оказывать магнитное притяжение друг на друга, даже если они находятся на расстоянии нескольких сантиметров. Эти особые силы будут обсуждаться более подробно позже в Уроке 2, а также в других уроках.

Примеры сил контакта и воздействия на расстоянии приведены в таблице ниже.

Контактные силы	Силы, действующие на расстоянии
Сила трения	Сила гравитации
Сила натяжения	Электрическая сила
Нормальная сила	Магнитная сила
Силы сопротивления воздуха
Приложенная сила
Spring Force

Ньютон

Сила – это величина, которая измеряется в стандартной метрической единице, известной как Ньютон . Ньютон сокращенно обозначается буквой «N». Сказать «10,0 Н» означает 10,0 Ньютона силы. Один Ньютон – это сила, необходимая для того, чтобы придать массе массой 1 кг ускорение 1 м / с / с. Таким образом, можно констатировать следующую эквивалентность единицы:

1 Ньютон = 1 кг • м / с ²

Сила – векторная величина

Сила – это векторная величина. Как было сказано ранее, векторная величина – это величина, которая имеет как величину, так и направление.Чтобы полностью описать силу, действующую на объект, вы должны описать как величину (размер или числовое значение), так и направление. Таким образом, 10 Ньютонов не являются полным описанием силы, действующей на объект. Напротив, 10 Ньютонов вниз – это полное описание силы, действующей на объект; даны как величина (10 Ньютон), так и направление (вниз).

Поскольку сила – это вектор, имеющий направление, принято представлять силы с помощью диаграмм, на которых сила представлена ​​стрелкой. Такие векторные диаграммы были введены в более раннем модуле и используются на протяжении всего изучения физики. Размер стрелки отражает величину силы, а направление стрелки показывает направление, в котором действует сила. (Такие диаграммы известны как диаграммы свободного тела и обсуждаются позже в этом уроке.) Кроме того, поскольку силы являются векторами, действие отдельной силы на объект часто нейтрализуется действием другой силы. Например, действие направленной вверх силы в 20 Ньютонов, действующей на книгу, отменяется на из-за эффекта силы в 20 Ньютонов, направленной вниз, действующей на книгу.В таких случаях говорят, что две отдельные силы уравновешивают друг друга ; на книгу не будет действовать неуравновешенная сила.

Можно представить и другие ситуации, в которых две отдельные векторные силы компенсируют друг друга («баланс»), но существует третья индивидуальная сила, которая не уравновешивается другой силой. Например, представьте книгу, скользящую по шероховатой поверхности стола слева направо. Нисходящая сила тяжести и восходящая сила стола, поддерживающего книгу, действуют в противоположных направлениях и, таким образом, уравновешивают друг друга.Однако сила трения действует влево, и нет силы, направленной вправо, чтобы уравновесить ее. В этом случае на книгу действует неуравновешенная сила, изменяющая ее состояние движения.

Точные детали построения диаграмм свободного тела обсуждаются позже. Пока что акцент делается на том, что сила – это векторная величина, имеющая направление. Важность этого факта станет очевидной, когда мы проанализируем отдельные силы, действующие на объект, позже в этом уроке.

Forces – The Physics Hypertextbook

Обсуждение

введение

Первая глава этой книги была посвящена теме кинематики – математическому описанию движения. За исключением падающих тел и снарядов (которые связаны с какой-то загадочной вещью, называемой гравитацией), факторы, влияющие на это движение, никогда не обсуждались. Пришло время расширить наши исследования, включив в них величины, влияющие на движение – массу и силу. Математическое описание движения, которое включает эти величины, называется динамикой , .

Во многих вводных учебниках сила часто определяется как «толчок или тяга». Это разумное неформальное определение, которое поможет вам осмыслить силу, но это ужасное рабочее определение. Что такое «толкать или тянуть»? Как бы вы измерили такую ​​вещь? Самое главное, какое отношение имеет «толчок или тяга» к другим величинам, уже определенным в этой книге?

Физика, как и математика, аксиоматична .Каждая новая тема начинается с элементарных концепций, называемых аксиомами , которые настолько просты, что их невозможно сделать проще или настолько хорошо понятны, что объяснение не поможет людям понять их лучше. Две величины, которые играют эту роль в кинематике, – это расстояние и время. Никаких реальных попыток формального определения этих величин в этой книге (до сих пор) сделано не было, да и в этом не было необходимости. Почти каждый на планете знает, что такое расстояние и время.

примеров

Как насчет того, чтобы построить концепцию силы на примерах из реального мира? Поехали…

• Силы, действующие на все объекты.
  • Вес ( W , F _г )
    Сила тяжести, действующая на объект из-за его массы. Вес объекта направлен вниз, к центру гравитирующего тела; как, например, Земля или Луна.
• Силы, связанные с твердыми телами.
  • Нормальный ( N , F _n )
    Сила между двумя контактирующими телами, которая не позволяет им занимать одно и то же пространство.Нормальная сила направлена ​​перпендикулярно поверхности. «Нормаль» в математике – это линия, перпендикулярная плоской кривой или поверхности; отсюда и название «нормальная сила».
  • Трение ( f , F _f )
    Сила между контактирующими твердыми телами, которая препятствует их скольжению друг по другу. Трение направлено против направления относительного движения или намеченного направления движения любой из поверхностей.
  • Натяжение ( T , F _t )
    Сила, создаваемая объектом, который натягивается с противоположных концов, например, веревкой, веревкой, тросом, цепью и т. Д.Напряжение направлено по оси объекта. (Хотя обычно они связаны с твердыми телами, жидкостями и газами, можно также сказать, что они в некоторых случаях вызывают напряжение.)
  • Эластичность ( F _e , F _s )
    Сила, прикладываемая деформируемым объектом (обычно растяжением или сжатием), которое возвращается к своей исходной форме при отпускании как пружина или резинкой. Эластичность, как и натяжение, направлена ​​по оси (хотя из этого правила есть исключения).
• Силы, связанные с жидкостями. К жидкостям относятся жидкости (например, вода) и газы (например, воздух).
  • Плавучесть ( B , F _b )
    Сила, действующая на объект, погруженный в жидкость. Плавучесть обычно направлена ​​вверх (хотя есть исключения из этого правила).
  • Drag ( R , D , F _d )
    Сила, препятствующая движению объекта в жидкости.Перетаскивание направлено против направления движения объекта относительно жидкости.
  • Подъемник ( L , F _ℓ )
    Сила, которую оказывает движущаяся жидкость, когда она обтекает объект; обычно крыло или крылообразная конструкция, но также мячи для гольфа и бейсбольные мячи. Подъем обычно направлен перпендикулярно направлению потока жидкости (хотя есть исключения из этого правила).
  • Тяга ( T , F _т )
    Сила, которую оказывает жидкость при выталкивании винтом, турбиной, ракетой, кальмаром, моллюском и т. Д.Тяга направлена ​​против направления вытеснения жидкости.
• Силы, связанные с физическими явлениями.
  • Электростатическая сила ( F _E )
    Притяжение или отталкивание между заряженными телами. Испытывается в повседневной жизни через привязанность к статическому электричеству и в школе как объяснение большей части элементарной химии.
  • Магнитная сила ( F _B )
    Притяжение или отталкивание между заряженными телами в движении .Опыт повседневной жизни с помощью магнитов и в школе в качестве объяснения того, почему стрелка компаса указывает на север.
• Основные силы. Все силы во Вселенной можно объяснить с помощью следующих четырех фундаментальных взаимодействий.
  • Гравитация
    Взаимодействие между объектами за счет их массы. Вес – это синоним силы тяжести.
  • Электромагнетизм
    Взаимодействие между объектами за счет их заряда.Все упомянутые выше силы имеют электромагнитное происхождение, за исключением веса.
  • Сильное ядерное взаимодействие
    Взаимодействие между субатомными частицами с «цветом» (абстрактная величина, не имеющая ничего общего с человеческим зрением). Это сила, которая удерживает вместе протоны и нейтроны в ядре и удерживает вместе кварки в протонах и нейтронах. Его нельзя почувствовать вне ядра.
  • Слабое ядерное взаимодействие
    Взаимодействие между субатомными частицами с «ароматом» (абстрактная величина, не имеющая ничего общего с человеческим вкусом).Эта сила, которая во много раз слабее, чем сильное ядерное взаимодействие, участвует в определенных формах радиоактивного распада.
• Фиктивные силы . Это очевидные силы, которые объекты испытывают в ускоряющейся системе координат, такой как ускоряющийся автомобиль, самолет, космический корабль, лифт или аттракцион. Фиктивные силы возникают не из внешнего объекта, как настоящие силы, а скорее как следствие попытки не отставать от ускоряющейся среды.
  • Центробежная сила
    Сила, испытываемая всеми объектами во вращающейся системе координат, которая, кажется, отталкивает их от центра вращения.
  • Сила Кориолиса
    Сила, испытываемая движущимися объектами во вращающейся системе координат, которая, кажется, отклоняет их под прямым углом к ​​направлению их движения.
  • “G Force”
    На самом деле не сила (или даже фиктивная сила), а скорее кажущееся гравитационное ощущение, испытываемое объектами в ускоряющейся системе координат.
• Общие силы. Если вы не знаете, как назвать силу, вы всегда можете дать ей общее название, например…
  • Нажать
  • тянуть
  • Сила
  • Прикладная сила

Схемы свободного тела

Физика – простой предмет, который преподают простые люди. Когда физики смотрят на объект, их первое желание – упростить этот объект. Книга состоит не из листов бумаги, скрепленных клеем и шпагатом, это коробка. У автомобиля нет вращающихся резиновых шин, сидений с шестью регулировками, просторных подстаканников и обогревателя заднего стекла; это коробка. У человека нет двух рук, двух ног и головы; они не состоят из костей, мышц, кожи и волос; они коробка. Это начало типа рисунка, используемого физиками и инженерами, который называется диаграммой свободного тела .

Physics построена на логическом процессе анализа – разбиении сложных ситуаций на набор более простых. Так мы генерируем наше первоначальное понимание ситуации.Во многих случаях этого первого приближения к реальности достаточно. Когда это не так, мы добавляем еще один слой к нашему анализу. Мы продолжаем повторять этот процесс, пока не достигнем уровня понимания, который соответствует нашим потребностям.

Простое рисование коробки нам ни о чем не говорит. Объекты не существуют изолированно. Они взаимодействуют с окружающим миром. Сила – это один из видов взаимодействия. Силы, действующие на объект, представлены стрелками, выходящими из коробки – из центра коробки. Это означает, что, по сути, каждый объект представляет собой точку – вещь без каких-либо размеров. Прямоугольник, который мы изначально нарисовали, – это просто место, где можно поставить точку, а точка – это только место для начала стрелок. Этот процесс называется аппроксимацией точек и приводит к простейшему типу диаграммы свободного тела.

Давайте применим эту технику к серии примеров. Нарисуйте свободную схему тела…

• книга, лежащая на ровном столе
• Человек, плавающий в стоячей воде
• Мяч для разрушения, вертикально свисающий с троса
• Вертолет зависает на месте
• Ребенок толкает повозку по ровной поверхности

книга, лежащая на ровном столе

Первый пример: Давайте начнем с архетипического примера, с которого начинают все учителя физики – демонстрации настолько простой, что не требует подготовки.Суньте руку в ящик, вытащите учебник и положите его сверху таким образом, чтобы он соответствовал его важности. Вот! Книга, лежащая на ровном столе. Есть что-нибудь более грандиозное? Теперь посмотрите, как мы сводим его к сути. Нарисуйте рамку, представляющую книгу. Нарисуйте горизонтальную линию под рамкой, чтобы обозначить таблицу, если вы чувствуете себя смелым. Затем определите силы, действующие на него.

Что-то удерживает книгу. Нам нужно нарисовать стрелку, выходящую из центра, указывающую вниз, чтобы обозначить эту силу.Тысячи лет назад у этой силы не было названия. «Книги лежат на столах, потому что они так делают», – думали они. Теперь у нас есть более сложное понимание мира. Книги лежат на столах, потому что их тянет вниз. Мы могли бы обозначить эту стрелу F _g для «силы тяжести» или W для более прозаического названия, веса. (Прозаика, кстати, означает непоэтический. Прозаика – это поэтический способ сказать общее. Прозаика – непрозаическое слово. Вернемся к диаграмме.)

Гравитация тянет книгу вниз, но она не падает. Следовательно, должна быть какая-то сила, которая толкает книгу вверх. Как мы называем эту силу? «Столовая сила»? Нет, это звучит глупо, и, кроме того, сила стола не в том, чтобы быть за столом. Это какая-то особенность стола. Поместите книгу в воду или в воздух и она опустится. Что заставляет стол работать, так это то, что он прочный. Итак, как мы называем эту силу? «Твердая сила»? На самом деле это звучит неплохо, но используется не то имя.Подумайте об этом таким образом. Положитесь на стол, и появится восходящая сила. Прислонитесь к стене, и вы увидите боковую силу. Прыгайте на батуте достаточно высоко, чтобы удариться головой о потолок, и вы почувствуете нисходящую силу. Направление силы всегда кажется исходящим от твердой поверхности. Направление, перпендикулярное плоскости поверхности, называется нормальным. Сила, которую твердая поверхность оказывает на что-либо в нормальном направлении, называется нормальной силой.

Назвать силу «нормальной» может показаться немного странным, поскольку мы обычно думаем, что слово «нормальный» означает «обычный», «обычный» или «ожидаемый». Если есть нормальная сила, разве не должно быть аномальной силы? Слово «нормальный» происходит от латинского слова «площадь плотника» – norma . Слово приобрело свое нынешнее значение только в 19 веке. Нормальная сила ближе к исходному значению слова нормальное, чем нормальное поведение (поведение под прямым углом?), Нормальное использование (использовать только под прямым углом?) Или нормальная температура тела (измерять температуру под прямым углом?) .

Мы закончили? Что ж, с точки зрения идентифицирующих сил, да, мы.Это довольно простая проблема. У вас есть книга, стол и Земля. Земля оказывает на книгу силу, называемую гравитацией или весом. Стол оказывает на книгу силу, называемую нормальной или нормальной силой. Что еще там? Силы возникают из взаимодействия между вещами. Когда у вас заканчиваются вещи, у вас заканчиваются силы.

Последнее слово в этой простой задаче – о длине. Как долго мы должны нарисовать стрелку, представляющую каждую силу. На этот вопрос можно ответить двумя способами. Один из них: «Какая разница?» Мы определили все силы и правильно их направили, давайте продолжим, и пусть алгебра позаботится обо всем остальном. Это разумный ответ. Направления – вот что действительно важно, поскольку они определяют алгебраический знак, когда мы начинаем объединять силы. Алгебра действительно обо всем позаботится. Второй ответ: «Кого это волнует, это неприемлемый ответ». Мы должны приложить усилия и определить, какая сила больше в описанной ситуации. Знание относительной численности сил может рассказать нам что-то интересное или полезное и помочь понять, что происходит.

Так что же происходит? По сути, очень много ничего. Наша книга никуда не денется и не сделает ничего интересного с физической точки зрения. Подождите достаточно долго, и бумага разложится (это химия), а разложители помогут ее разложить (это биология). Учитывая отсутствие какой-либо активности, я думаю, можно с уверенностью сказать, что направленная вниз гравитационная сила уравновешивается направленной вверх нормальной силой.

Вт = Н

Итак, нарисуйте прямоугольник с двумя стрелками одинаковой длины, выходящими из центра, одна направлена ​​вверх, а другая – вниз.Обозначьте груз, направленный вниз (или используйте символ W или F _g ), а другой – вертикально вверх (или используйте символ N или F _n ).

Может показаться, что я много сказал по такому простому вопросу, но у меня была причина. Необходимо было объяснить довольно много концепций: определение сил веса и нормали, определение их направлений и относительных размеров, знание, когда прекратить рисование, и знание, когда прекратить добавление сил.

Человек, плавающий в стоячей воде

Второй пример: человек, плавающий в стоячей воде. Мы могли бы нарисовать фигурку из палочек, но в ней слишком много ненужных деталей. Помните, что анализ – это разбиение сложных ситуаций на набор простых вещей. Нарисуйте рамку, изображающую этого человека. Нарисуйте волнистую линию, изображающую воду, если хотите. Определите силы, действующие на человека. Они на Земле, и у них масса, следовательно, у них есть вес. Но все мы знаем, каково плавать в воде.Вы чувствуете себя невесомым. Должна быть вторая сила, чтобы противодействовать весу. Сила, испытываемая объектами, погруженными в жидкость, называется плавучестью. Человека тянет вниз сила тяжести и поддерживает плавучесть. Поскольку человек не поднимается, не опускается и не движется в каком-либо другом направлении, эти силы должны отменить

Вт = В

Итак, нарисуйте прямоугольник с двумя стрелками одинаковой длины, выходящими из центра, одна направлена ​​вверх, а другая – вниз.Обозначьте один вес, направленный вниз (или W, или F _г, ), а другой, направленный вверх (или B или F _b ).

Плавучесть – это сила, которую испытывают объекты при погружении в жидкость. Жидкости – это вещества, которые могут течь. Все жидкости и газы – это жидкости. Воздух – это газ, поэтому воздух – это жидкость. Но подождите, разве книга в предыдущем примере не была погружена в воздух? Я сказал, что в этой задаче всего три объекта: книга, стол и Земля.А что с воздухом? Разве мы не должны нарисовать на книге вторую стрелку, направленную вверх, чтобы обозначить подъемную силу воздуха на книге?

Воздух действительно существует, и он действительно оказывает восходящую силу на книгу, но действительно ли добавление дополнительной стрелки к предыдущему примеру помогает нам каким-либо образом понять ситуацию? Возможно нет. Люди плавают в воде, и даже когда они тонут, они чувствуют себя легче в воде. Выталкивающая сила в этом примере значительна. Вероятно, в этом вся проблема.Книги в воздухе просто кажутся книгами. Какая бы подъемная сила ни была приложена к ним, это незаметно и довольно трудно измерить.

Анализ – это навык. Это не набор процедур, которым нужно следовать. Когда вы сводите ситуацию к ее сути, вы должны выносить суждение. Иногда небольшие эффекты стоит изучить, а иногда нет. Наблюдательный человек имеет дело с важными деталями и спокойно игнорирует все остальное. Одержимый человек одинаково обращает внимание на все детали.Первые психически здоровы. Последние психически больны.

разрушительный шар, свисающий вертикально на тросе

Третий пример: разрушительный шар, подвешенный вертикально на тросе. Начните с рисования коробки. Нет, подождите, это глупо. Нарисовать круг. Это простая форма, и это форма самой вещи. Нарисуйте линию, выходящую сверху, если вам так хочется. Однако держите его легким. Вы не хотите отвлекаться на это при добавлении сил.

Крушащий шар имеет массу.Это на Земле (точнее, в гравитационном поле Земли). Следовательно, он имеет вес. Вес указывает вниз. Один вектор готов.

Мяч для разрушения подвешен. Не падает. Следовательно, что-то действует против силы тяжести. Это трос, на котором подвешен мяч. Возникающая сила называется напряжением. Кабель вертикальный. Следовательно, сила вертикальная. Гравитация вниз. Напряжение вверх. Размер?

Ничего никуда не денется. Это похоже на предыдущие два вопроса.Напряжение и вес отменяются.

Вт = Т

Итак, нарисуйте круг с двумя стрелками одинаковой длины, выходящими из центра, одна направлена ​​вверх, а другая – вниз. Обозначьте вес, направленный вниз (или W, или F _г, ), а другой – натяжение (или T или F _t ).

вертолет завис на месте

Четвертый пример: вертолет завис на месте. Как нарисовать вертолет? Коробка.Что делать, если вы устали рисовать коробки? Круг – хорошая альтернатива. Что, если даже это слишком много усилий? Полагаю, нарисуйте маленький кружок. Что, если я хочу попробовать нарисовать вертолет? Дополнительный кредит не предоставляется.

Остальная часть истории вам известна. Все предметы имеют вес. Нарисуйте стрелку, указывающую вниз, и обозначьте ее. Вертолет не поднимается и не падает. Что его поддерживает? Ротор. Какую силу прилагает ротор? Ротор – это своего рода крыло, а крылья обеспечивают подъемную силу. Нарисуйте стрелку, указывающую вверх, и обозначьте ее.

Вертолет не стоит на земле, значит нет нормальной силы. Это не воздушный шар или корабль в море, поэтому плавучесть не имеет значения. Никаких струн нет, поэтому нет натяжения. Другими словами, перестаньте тянуть силы. Я упоминал, что знание того, когда бросить курить, – важный навык? Если нет, наверное, стоило.

И снова у нас есть объект, который быстро никуда не движется. Когда это происходит, должно быть несколько очевидно, что силы должны уравновешиваться.

Вт = л

Итак, нарисуйте прямоугольник с двумя стрелками одинаковой длины, выходящими из центра, одна направлена ​​вверх, а другая – вниз.Обозначьте вес, направленный вниз (или W, или F, _г, ), и вес, направленный вверх (или L, или F _ℓ ).

а теперь… закон

Сделаем еще одну бесплатную диаграмму тела для практики.

Ребенок толкает повозку по ровной поверхности

Сначала выясните, в чем проблема. Это несколько неоднозначно. Нас просят нарисовать ребенка, повозку или и то, и другое? Длинный ответ: «это зависит от обстоятельств.Короткий ответ: «Я говорю вам, что хочу, чтобы вы разобрались с повозкой». Нарисуйте прямоугольник, представляющий повозку.

Далее определите силы. Гравитация тянет все вниз, поэтому нарисуйте стрелку, указывающую вниз, и обозначьте ее вес (или W или F _г в соответствии с вашими предпочтениями). Он не падает, а лежит на твердой земле. Это означает, что присутствует нормальная сила. Земля ровная (т. Е. Горизонтальная), поэтому нормальная сила направлена ​​вверх. Нарисуйте стрелку, указывающую вверх, и назовите ее нормально (или N или F _n ).Вагон не движется вертикально, поэтому эти силы равны. Нарисуйте ряды равной длины, представляющие нормальный вес и вес.

Вт = Н

Ребенок толкает повозку. Мы должны предположить, что он использует повозку по прямому назначению и толкает ее по горизонтали. Я читаю слева направо, что означает, что я предпочитаю использовать правое направление для прямого направления на бумаге, классных досках, белых досках и компьютерных дисплеях. Нарисуйте стрелку вправо, выходящую из центра блока.Я не вижу причин давать этой группе техническое название, поэтому назовем ее просто push ( P ). Если вы со мной не согласны, есть вариант. Вы можете назвать это приложенной силой ( F _a ). Это дает вам преимущество в том, что вы хорошо образованы, но также имеет недостаток в том, что вы менее точны. Вызов силы приложенной силой ничего не говорит об этом, поскольку для существования необходимо приложить все силы. Слово «толчок» также немного расплывчато, поскольку все силы представляют собой своего рода толкание или тягу, но мы обычно думаем, что толкают руки.Поскольку в использовании техно-болтовни нет никакой пользы, а простое слово «толкать» на самом деле описывает то, что делает ребенок, мы будем использовать слово «толкать».

Движение на Земле не происходит в вакууме. Когда одна вещь движется, она проходит сквозь или пересекает другую. Когда колесо вращается на оси, две поверхности трутся друг о друга. Это называется сухим трением. Смазку можно использовать для разделения твердых металлических частей, но это просто сводит проблему к тому, что слои внутри смазки скользят друг по другу.Это называется вязким трением. Толкать фургон вперед – значит выталкивать воздух. Это еще один вид вязкого трения, называемый сопротивлением. Круглые колеса провисают под нагрузкой, что затрудняет их вращение. Это называется сопротивлением качению. Эти силы сопротивления часто вместе называют трением, и они присутствуют повсюду. Реальный анализ любой ситуации, связанной с движением, должен включать трение. Нарисуйте стрелку влево (напротив предполагаемого направления движения) и обозначьте ее трение (или f или F _f ).

А теперь самое сложное. Как соотносятся горизонтальные силы? Толчок больше или меньше трения? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно сделать то, чем славятся физики. Мы собираемся покинуть реальный мир и войти в царство фантазий. Мы собираемся сделать вид, что трений не существует.

Посмотрите на качающийся маятник. Твои глаза становятся тяжелыми. Вы становитесь сонными. Сонный. Я сосчитаю до трех. Когда я скажу слово «три», вы проснетесь в мире без трения.Один. Два. Три. Добро пожаловать в реальный мир. Нет, подождите, это строка из Матрицы.

Если гипноз сработал, теперь вы должны соскользнуть с того, на чем вы сидите, и упасть на землю. Пока вы там, я бы хотел, чтобы вы ответили на этот, казалось бы, простой вопрос. Что нужно, чтобы заставить что-то двигаться? Точнее, что нужно, чтобы что-то двигалось с постоянной скоростью?

В реальном мире, где трение присутствует повсюду, движение прекращается. Нажмите на тормоза вашего автомобиля, и вы довольно быстро остановитесь.Заглушите двигатель своего автомобиля, и вы постепенно остановитесь. Бросьте шар для боулинга по дорожке, и вы, вероятно, не заметите большого изменения скорости. (Однако, если вы хороший боулер, вы, вероятно, привыкли видеть, как мяч изгибается в лузу. Помните, что скорость – это скорость плюс направление. Когда что-то меняется, скорость меняется.) Ударьте по хоккейной шайбе клюшкой. и вы увидите, как он движется с одной скоростью в одном направлении. Я выбрал эти примеры и не зря представил их в таком порядке.При движении накатом до остановки меньше трения, чем при торможении до остановки. У хоккейной шайбы на льду меньше трения, чем у шара для боулинга по деревянной дорожке.

Как насчет менее повседневного примера? Толкайте вагон по ровной дороге. Думаешь, ты не сможешь этого сделать? Хорошо подумай еще раз. Я не прошу вас толкать целый поезд или даже локомотив – просто хороший пустой товарный вагон или вагон метро. Я также не говорю, что это будет легко. Возможно, вам понадобится помощь одного или двух друзей. Это то, что обычно делают бригады по обслуживанию железных дорог.

Рабочие передвигают вагон метро. Источник: 所 さ ん の 目 が テ ン！

БОЛЬШЕ ТЕКСТА

ЗАВЕРШИТЕ ЭТО ССЫЛКОЙ GALILEO

Небеса – это место, где никогда ничего не происходит.

Исаак Ньютон (1642–1727) Англия. Выполнил большую часть работы в годы эпидемии чумы 1665 и 1666. Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ( Математические принципы естественной философии, ) опубликовано в 1687 году (с лагом более 20 лет!) За счет Галлея.

Lex. I.		Закон I.
Corpus omne perſeverare in ſtatu ſuo quieſcendi vel movendi uniform Impact in directum, sui quatetarennus		Каждое тело пребывает в состоянии покоя или равномерного движения по прямой линии, если только оно не вынуждено изменить это состояние под действием приложенных к нему сил.
Projectilia pereverant in motibus ſuis, niſi quatenus a reſiſtentia aëris retardantur, & vi gravitatis impelluntur deorſum.Trochus, cujus partes cohærendo perpetuo retrahunt ſeſe a motibus rectilineis, non ceſſat rotari, niſi quatenus ab aëre retardantur. Majora autem planetarum и cometarum corpora motus ſuos & progreſſivos & circares in patiis minus reſiſtentibus factos conſervant diutius.		Снаряды продолжают свое движение, пока они не задерживаются сопротивлением воздуха или не направляются вниз под действием силы тяжести. Вершина, части которой своим сцеплением постоянно отводятся в сторону от прямолинейных движений, не прекращает своих вращений, иначе ее не тормозит воздух.Более крупные тела планет и комет, встречая меньшее сопротивление в более свободных пространствах, упорствуют в своих поступательных и круговых движениях в течение гораздо более длительного времени.

(Ньютон в интерпретации Элерта)

Покоящийся объект имеет тенденцию оставаться в состоянии покоя, а объект в движении имеет тенденцию продолжать движение с постоянной скоростью, если чистая внешняя сила не заставляет действовать иначе.

Это довольно сложное предложение говорит о многом. Распространенное заблуждение состоит в том, что движущиеся объекты содержат величину, называемую «идти» (или что-то в этом роде – в старые времена они называли это «импульсом»), и в конечном итоге они останавливаются, поскольку у них заканчивается «ход».

Если на тело не действуют никакие силы, его скорость и направление движения остаются постоянными.

Движение – такое же естественное состояние, как и покой.

Движению (или отсутствию движения) не нужна причина, но необходимо изменение движения.

Definitio.III.		Определение III.
Materiæ vis insita est Potentia resistendi, qua corpus unumquodque, qua corpus unumquodque, qua corpus unumquodque, qua corpus unumquodque, qua corpus unumquodque, qua corpus unumquodque, qua corpus unumquodque, perseverat in statu suo vel quiescendi vel movendi uniformiter in directum.		vis insita, или врожденная сила материи, – это сила сопротивления, с помощью которой каждое тело пытается упорствовать в своем нынешнем состоянии, будь то покой или равномерное движение вперед по правильной линии.
…		…
Definitio. IV.		Определение IV.
Vis Impressa est actio in corpus exctio, ad mutandum ejus statum vel quiescendi vel movendi uniformiter in directum.		Сила воздействия – это действие, оказываемое на тело с целью изменить его состояние, либо покоя, либо равномерного движения вперед по правой линии.
Состоит в действии в действии, не подлежит действию, перманентно в теле. Perserverat enim corpus in statu omni novo per solam vim inertiæ. Est autem vis impresa diversarum originum, ut ex ictu, expressione, ex vi centripeta.		Эта сила состоит только в действии; и больше не остается в теле, когда действие закончено. Ибо тело поддерживает каждое новое состояние, которое оно приобретает, только своей vis inertiæ.Воздействующие силы бывают разного происхождения: от удара, давления или центростремительной силы.

Как правило, инерция является сопротивлением изменениям. В механике инерция – это сопротивление изменению скорости или, если хотите, сопротивление ускорению.

В общем, сила – это взаимодействие, которое вызывает изменение. В механике сила – это сила, вызывающая изменение скорости или, если хотите, ускорение.

Когда на объект действует более одной силы, важна чистая сила. Поскольку сила является векторной величиной, при объединении сил используйте геометрию вместо арифметики.

Внешняя сила: Чтобы сила ускоряла объект, она должна исходить извне. Вы не можете подтянуться на собственных стропах. Любой, кто говорит, что вы можете, в прямом смысле ошибается.

gravity – WordReference.com Словарь английского языка

Преобразование в ‘ gravity ‘ (n существительное : Относится к человеку, месту, вещи, качеству и т. Д.): npl существительное во множественном числе : Существительное всегда используется во множественном числе – например, «джинсы», «ножницы».: gravities

WordReference Словарь американского английского для учащихся. © 2021
grav • i • ty / ˈgrævɪti / USA произношение п. [бесчисленное множество]

1. Физическая сила притяжения, под действием которой объекты имеют тенденцию падать к центру массы, как объекты, падающие на землю.
2. тяжелый или критический характер: болезнь значительной степени тяжести.

Полный словарь американского английского WordReference Random House © 2021
grav • i • ty (грав ′ i tē), США произношение n., Pl. -е гг.

1. Физическая сила притяжения, под действием которой земные тела имеют тенденцию падать к центру Земли.
2. Физическая тяжесть или вес.
3. Физика гравитации в целом.
4. Физика См. ускорение свободного падения.
5. Физика: единица ускорения, равная ускорению свободного падения. Символ: г
6. серьезный или критический характер: казалось, он игнорировал серьезность своей болезни.
7. серьезное или достойное поведение;
   сан;
   торжественность: сохранить серьезность.
8. низкая высота звука, как звуков.

• Латинское gravitāt- (стержень gravitās ) тяжесть, эквивалент. до грав ( это ) тяжелый, тяжелый ² + -itāt- -ity
• 1500–10

• 6.См. Соответствующую запись в Несокращенная серьезность, опасность, чрезвычайная ситуация, импорт.

Краткий английский словарь Коллинза © HarperCollins Publishers ::

гравитация / ˈɡrævɪtɪ / n (pl -ties)

1. сила притяжения, которая перемещает или стремится перемещать тела к центру небесного тела, такого как Земля или Луна
2. свойство быть тяжелым или иметь вес
3. другое название для гравитации
4. серьезность или важность, особенно как следствие действия или мнения
5. манера или поведение, которое является торжественным или достойным
6. низкий уровень
7. (модификатор) гравитации или гравитации или их эффектов или связанных с ними : гравитационная волна, гравитационная подача

Этимология: 16 век: от латинского gravitās вес, от gravis heavy

‘ gravity ‘ также встречается в этих записях (примечание: многие из них не являются синонимами или переводами):

Гравитационная сила | Факты, информация, история и определения

Когда объекты, имеющие массу, притягиваются друг к другу, сила между ними известна как сила гравитации.

Гравитация повсюду вокруг нас. Он удерживает планеты в нашей Солнечной системе, например, на орбите вокруг Солнца. Луна остается на орбите вокруг Земли также из-за силы тяжести.

Человек, которому больше всего приписывают открытие гравитации, – это сэр Исаак Ньютон. Согласно легенде, он наблюдал за падающим яблоком, размышляя о силах природы.

Он понял, что какая-то сила должна действовать на падающие объекты, например, на яблоки, потому что в противном случае они не начали бы двигаться в состоянии покоя.Гравитация управляет движением планет, удерживает галактики вместе и определяет структуру Вселенной.

Есть четыре фундаментальных силы природы: гравитация, электромагнетизм, слабая сила и сильная сила. Помимо всего этого, вот некоторые факты о гравитационной силе.

Сила тяжести – самая слабая сила

Хотя это может показаться странным, гравитация на самом деле является самой слабой силой, о которой мы знаем в настоящее время. Он только привлекает, а не имеет отрицательной версии силы, разделяющей вещи.

Хотя гравитация достаточно сильна, чтобы удерживать галактики вместе, она также настолько мала, что мы преодолеваем ее каждый день. Когда вы выбираете объект, вы противодействуете силе гравитации со всей Земли.

По сравнению с другими силами, электрическая сила между электроном и протоном внутри атома примерно в один квинтиллион раз сильнее гравитационного притяжения между ними. Хотя мы предполагаем, что гравитация слабая, на самом деле мы не знаем, насколько она слабая.

Гравитация – это не вес

Когда мы видим, что космонавты плывут на космической станции, мы иногда говорим, что они находятся в невесомости.Однако это не так. Астронавт испытывает силу тяжести примерно на 90% от силы, которую они испытывали бы на Земле.

Они действительно невесомые, но поскольку вес – это сила земли, он действует на них на Земле. Например, в лифте вес колеблется, и мы чувствуем, как лифт ускоряется и замедляется.

Однако сила тяжести такая же, но на орбите космонавты движутся вместе с космической станцией. Ничто не толкает их к борту космического корабля, чтобы придать им вес.Эйнштейн перевернул эту идею вместе со своей частной теорией относительности и предложил общую теорию относительности.

Гравитация создает волны

Эти волны движутся со скоростью света; Общая теория относительности Эйнштейна также предсказывала это. Когда две звезды или черные дыры заблокированы на взаимной орбите, они медленно сближаются, поскольку гравитационные волны уносят энергию.

Земля также излучает эти гравитационные волны при вращении вокруг Солнца, хотя потеря энергии слишком мала, чтобы ее можно было заметить.Следствием теории относительности является то, что ничто не может двигаться быстрее скорости света в вакууме. Это также относится к гравитации. Если что-то случится с Солнцем, гравитационный эффект достигнет нас в то же время, что и свет от этого события.

Поведение силы тяжести под микроскопом

За исключением гравитации, другие фундаментальные силы природы описываются квантовыми теориями мельчайших масштабов, а именно Стандартной моделью.

Мы до сих пор мало что понимаем в гравитации, отсюда и отсутствие квантовой теории гравитации.Однако исследователи стремятся его раскрыть. Одно из этих исследований, называемое петлевой квантовой гравитацией, использует методы квантовой физики для описания структуры пространства-времени.

Основная идея состоит в том, что пространство-время подобно частице в мельчайших масштабах, точно так же, как материя. Материя будет ограничена, чтобы прыгать из одной точки в другую на гибкой сетчатой ​​структуре. Это позволяет петлевой квантовой гравитации описывать эффект гравитации в масштабе гораздо более крошечном, чем ядро ​​атома.

Другой подход называется теорией струн. В нем говорится, что частицы, даже гравитоны, представляют собой колебания струн, которые сталкиваются в размерах, слишком малых, чтобы их могли достичь эксперименты. Однако обе теории или любые другие, подтверждающие этот факт, могут предоставить проверяемые детали о микроскопическом поведении гравитации.

Безмассовые частицы – Гравитоны

В Стандартной модели все частицы взаимодействуют между собой через другие частицы, несущие силу. Например, фотон является переносчиком электромагнитной силы.

Эти гипотетические частицы в квантовой гравитации называются гравитонами. Ученые недавно начали открывать, как они работают, исходя из общей теории относительности.

Подобно фотонам, гравитоны представляют собой безмассовые частицы, в которых может действовать гравитация. На сегодняшний день эксперименты не обнаружили никакой массы, но они не исключают наличие крошечной массы.

Квантовая гравитация проявляется при наименьшей длине

Хотя гравитация мала, она становится сильнее по мере приближения двух объектов.В этом случае он в конечном итоге достигает той же силы, что и другие фундаментальные силы, на очень маленьком расстоянии, называемом длиной Планка.