Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Механика → Гравитационная сила ↓


Закон всемирного тяготения Ньютона


Закон всемирного тяготения Ньютона — это фундаментальный принцип физики, описывающий силу гравитации между двумя объектами. Он был сформулирован сэром Исааком Ньютоном в 1687 году и заложил основы классической механики. Этот закон описывает, как объекты во Вселенной притягиваются друг к другу в зависимости от их массы и расстояния между ними.

Интерпретация закона

Согласно закону всемирного тяготения Ньютона, каждая точечная масса во Вселенной притягивает каждую другую точечную массу с силой вдоль линии, соединяющей их. Эта сила пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами. Этот закон можно выразить математически следующим образом:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Где:

  • F — сила гравитации между двумя объектами.
  • G — гравитационная постоянная, приблизительно 6.674 × 10^-11 Н(м/кг)^2.
  • m1 и m2 — массы двух объектов.
  • r — расстояние между центрами двух масс.

Давайте изучим каждый из этих компонентов более подробно и поймем последствия закона.

Гравитационная постоянная (G)

Гравитационная постоянная, обозначаемая G, является ключевым параметром в законе всемирного тяготения. Ее значение очень мало, что указывает на то, что гравитационные силы намного слабее, например, электромагнитных сил. Постоянная помогает рассчитывать гравитационную силу, когда масса и расстояние известны.

Поскольку значение G очень мало, требуется, чтобы массивные тела, такие как планеты или звезды, испытывали значительные гравитационные силы. Поэтому мы ежедневно ощущаем только силу тяжести Земли, а не гравитацию небольших объектов вокруг нас.

Массы объектов (m1 и m2)

Массы обоих объектов играют важную роль в определении гравитационной силы. Чем больше масса, тем сильнее гравитационная сила. Это означает, что более крупные небесные тела, такие как планеты и звезды, обладают значительным гравитационным притяжением по сравнению с более мелкими объектами.

Например, масса Земли создает гравитационную силу, удерживающую Луну на орбите. Аналогично, огромные размеры Солнца удерживают планеты Солнечной системы на их орбитах. Мы можем визуализировать это используя соотношение между массой и силой:

m1 m2 F

Расстояние между объектами (r)

Расстояние также играет столь же важную роль в определении силы гравитации. Сила уменьшается быстро, по мере увеличения расстояния между двумя объектами. Природа закона обратно пропорционального квадрата означает, что если расстояние удваивается, то гравитационная сила становится четвертой частью.

Например, гравитационная сила между Землей и Луной меньше, чем гравитационная сила между Землей и спутником, вращающимся гораздо ближе к ней. Мы можем визуализировать эту концепцию с помощью простого диаграммы:

Земля луна r = 384,400 км

Гравитационная сила (F)

Сила тяжести — это то, что удерживает планеты, луны и искусственные спутники на орбите. Она также является причиной, по которой мы остаемся прочно на Земле. Эта сила всегда притягательная, что означает, что она тянет объекты друг к другу, а не отталкивает их.

Последствия силы тяжести очень обширны. Она управляет движением небесных тел, контролирует приливы на Земле из-за гравитации Луны и влияет на свет и время в таких явлениях, как гравитационное линзирование и общая теория относительности.

Примеры закона всемирного тяготения Ньютона

Пример 1: Земля и Луна

Земля и Луна — это два массивных тела, расположенные относительно близко друг к другу в космосе. Гравитационная сила между этими двумя небесными телами удерживает Луну на орбите вокруг Земли. Рассмотрим следующее:

  • Масса Земли, m1, приблизительно равна 5.972 × 10^24 кг.
  • Масса Луны, m2, составляет около 7.342 × 10^22 кг.
  • Среднее расстояние между Землей и Луной составляет около 384,400 км, что эквивалентно 384,400,000 м.

Применяя закон всемирного тяготения Ньютона, мы можем рассчитать силу тяжести:

F = G * (m1 * m2) / r^2

Введите значения:

F = (6.674 × 10^-11) * (5.972 × 10^24 * 7.342 × 10^22) / (384,400,000)^2

Этот расчет приводит к гравитационной силе, равной примерно 1.992 × 10^20 Н, что достаточно для того, чтобы Луна оставалась на стабильной орбите вокруг Земли.

Пример 2: Вы на Земле

Сила тяжести между вами и Землей — это то, что делает вас тяжелым. Эта сила часто называется "весом" и дается уравнением:

Вес = m * g

Где:

  • m — ваша масса.
  • g — ускорение свободного падения на Земле, примерно 9.8 м/с^2.

Предположим, ваша масса составляет 70 кг. Гравитационная сила, действующая на вас, будет равна:

Вес = 70 * 9.8 = 686 Н

Это означает, что вы прикладываете к Земле гравитационную силу в 686 Н, и Земля также прикладывает такую же силу к вам.

Заключение

Закон всемирного тяготения Ньютона является краеугольным камнем для понимания движения небесных тел и сил, действующих во Вселенной. Он помогает нам понять гравитационные взаимодействия от микроскопических до астрономических масштабов.

Этот простой, но глубокий закон объясняет, почему планеты вращаются вокруг звезд, как луны вращаются вокруг планет и почему объекты падают друг на друга. Его универсальность означает, что он применим в любой точке Вселенной, что делает его фундаментальным принципом в изучении физики.

По мере того как мы продолжаем исследовать Вселенную и открывать новые явления, фундаментальное понимание, данное законами Ньютона, останется важным инструментом для решения загадок гравитации и движения.


Десятый класс → 1.4.1


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (1.4)
Гравитационная сила
Следующий (1.4.2) →
Гравитационное поле и напряженность поля

Комментарии 



Закон всемирного тяготения Ньютона

https://www.physicsflow.com/g10/1.4.1?pfal=ru