Одиннадцатый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Motion in two and three dimensions  1.1.3. Перемещение и Расстояние  1.1.4. Скорость и вектор скорости  1.1.5. Ускорение и замедление  1.1.6. Графический анализ движения  1.1.7. Уравнения движения (расширенные выводы)  1.1.8. Свободное падение и терминальная скорость  1.1.9. Projectile motion  1.1.10. Относительная скорость в одномерном и двумерном пространстве  1.1.11. Motion of a car on an inclined plane  1.2. Dynamics  1.2.1. Законы движения Ньютона и их применения  1.2.2. Инерция и первый закон Ньютона  1.2.3. Force and types of force  1.2.4. Static and kinetic friction  1.2.5. Круговое движение и центростремительное ускорение  1.2.6. Неравномерное круговое движение  1.2.7. Банкинг дорог и кривых  1.2.8. Импульс и момент  1.2.9. Сохранение импульса в одномерной и двумерной пространстве  1.2.10. Применения третьего закона Ньютона  1.3. Работа, Энергия и Мощность  1.3.1. Работа, выполняемая постоянной и переменной силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая и потенциальная энергия  1.3.4. Гравитационная и упругая потенциальная энергия  1.3.5. Сохранение механической энергии  1.3.6. Мощность и мгновенная мощность  1.3.7. Эффективность машин  1.3.8. Работа, выполненная консервативными и неконсервативными силами  1.4. Вращательное движение  1.4.1. Крутящий момент и угловое ускорение  1.4.2. Равновесие вращения  1.4.3. Момент инерции и его применения  1.4.4. Угловой момент и его сохранение  1.4.5. Kinetic energy of rolling motion and rotation  1.4.6. Теорема параллельных и перпендикулярных осей  1.4.7. Динамика вращательного движения
  2. Гравитационная сила  2.1. Универсальное тяготение  2.1.1. Newton's law of universal gravitation  2.1.2. Гравитационное поле и потенциал  2.1.3. Изменение ускорения из-за гравитации  2.1.4. Kepler's laws of planetary motion  2.1.5. Orbital mechanics and satellites  2.1.6. Скорость ухода и орбитальная скорость  2.1.7. Weightlessness and free fall  2.1.8. Gravitational potential energy and energy in orbits  2.1.9. Черные дыры и гравитационное линзирование
  3. Свойства вещества  3.1. Механика жидкости  3.1.1. Плотность и давление в жидкостях  3.1.2. Pascal's theory and applications  3.1.3. Принцип Архимеда и плавучесть  3.1.4. Уравнение Бернулли и его применения  3.1.5. Continuity equation and the Venturi effect  3.1.6. Surface tension and capillarity  3.1.7. Вязкость и закон Пуазейля  3.1.8. Число Рейнольдса и турбулентность  3.2. Упругость и деформация  3.2.1. Hooke's law and the stress-strain relation  3.2.2. Модуль упругости и его применения  3.2.3. Deformation and yield strength of solids
  4. Thermal physics  4.1. Тепло и температура  4.1.1. Thermometric properties and temperature scale  4.1.2. Термическое расширение твердых тел, жидкостей и газов  4.1.3. Система теплообмена  4.1.4. Удельная теплоемкость и калориметрия  4.1.5. Скрытая теплота и фазовый переход  4.2. Кинетическая теория газов  4.2.1. Молекулярная модель газов  4.2.2. Кинетическое объяснение температуры  4.2.3. Уравнение идеального газа и отклонения  4.2.4. Mean free path and Maxwell–Boltzmann distribution  4.3. Законы термодинамики  4.3.1. Нулевой закон и тепловое равновесие  4.3.2. Первый закон и внутренняя энергия  4.3.3. The Second Law and Entropy  4.3.4. Цикл Карно и тепловые двигатели  4.3.5. Холодильники и тепловые насосы
  5. Волны и колебания  5.1. Простое гармоническое движение  5.1.1. Уравнения гармонических колебаний  5.1.2. Энергия в МГД  5.1.3. Damped and forced oscillations  5.1.4. Резонанс и приложения  5.1.5. Pendulum and spring-mass system  5.2. Волновое движение  5.2.1. Типы механических волн  5.2.2. Волновое движение и перенос энергии  5.2.3. Superposition Principle and Standing Waves  5.2.4. Reflection, Refraction and Diffraction  5.2.5. Эффект Доплера в звуке и свете  5.2.6. Pulsations and interference
  6. Electricity and Magnetism  6.1. Электростатика  6.1.1. Электрический заряд и его сохранение  6.1.2. Закон Кулона и его применение  6.1.3. Электрическое поле и электрический поток  6.1.4. Электрический потенциал и потенциальная энергия  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Электрический ток  6.2.1. Закон Ома и электрическое сопротивление  6.2.2. Сопротивление и температурная зависимость  6.2.3. Законы Кирхгофа и анализ цепей  6.2.4. Электрическая мощность и эффективность  6.2.5. Combination of resistors  6.3. Magnetism and Electromagnetism  6.3.1. Магнитные поля и их источники  6.3.2. Магнитная сила на движущиеся заряды  6.3.3. Electromagnetic induction  6.3.4. Законы Фарадея и Ленца  6.3.5. Индуктивность и трансформатор  6.3.6. Переменный ток и его применение
  7. Оптика  7.1. Отражение и преломление  7.1.1. Законы отражения и преломления  7.1.2. Зеркала и линзы  7.1.3. Total internal reflection and optical fiber  7.2. Волновая оптика  7.2.1. Интерференция и дифракция  7.2.2. Двойной щелевой эксперимент Юнга  7.2.3. Поляризация света
  8. Modern Physics  8.1.1. Photoelectric effect and Einstein's theory  8.1.2. Двойственность волны и частицы  8.1.3. Heisenberg's uncertainty principle  8.1.4. Эффект Комптона  8.2. Atomic and Nuclear Physics  8.2.1. Атомная модель и уровни энергии  8.2.2. Радиоактивный распад и период полураспада  8.2.3. Ядерное деление и синтез
  9. Электроника и связь  9.1. Semiconductors  9.1.1. pn junction and diode  9.1.2. Транзисторы и логические элементы  9.1.3. Интегральные схемы и их применения  9.2. Communication Systems  9.2.1. Основы аналоговой и цифровой связи  9.2.2. Беспроводная и оптическая связь  9.2.3. Модуляция и демодуляция

Одиннадцатый класс → Гравитационная сила → Универсальное тяготение ↓


Изменение ускорения из-за гравитации


Концепт «изменения ускорения из-за гравитации» довольно увлекателен и играет жизненно важную роль в понимании механики вселенной. Гравитация, сила, оказываемая каждым объектом во вселенной, имеющим массу, определяет движение планет, траектории комет и даже поведение объектов на поверхности Земли. В этом уроке мы рассмотрим, как ускорение из-за гравитации может изменяться и исследуем факторы, способствующие этим изменениям.

Понимание гравитации

Гравитация — это универсальная сила, оказываемая массами друг на друга. Исаак Ньютон описал её в XVII веке в своём знаменитом законе всемирного тяготения, который гласит, что каждая точечная масса притягивает каждую другую точечную массу во вселенной силой, пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между их центрами.

F = G * (m1 * m2) / r²

В этой формуле:

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

Для объектов возле поверхности Земли мы часто упоминаем ускорение гравитации, обозначаемое g, которое приблизительно равно 9.81 м/с². Однако это значение g не является постоянным везде и в каждой ситуации на Земле. Оно изменяется по многим факторам.

Факторы, влияющие на гравитацию

1. Высота

Когда вы поднимаетесь выше над поверхностью Земли, сила гравитации уменьшается. Это происходит потому, что расстояние r в формуле силы гравитации увеличивается, что уменьшает силу гравитации. Например, на вершине Эвереста ускорение из-за гравитации меньше, чем на уровне моря.

уровень моря высокая альтитуда

Поэтому, чем выше вы поднимаетесь, тем слабее сила тяжести Земли, что приводит к незначительному снижению значения g.

2. Широта

Земля не является идеальной сферой, а представляет собой сплюснутый сфероид. Это означает, что она слегка сплюснута у полюсов и выпуклая на экваторе из-за своего вращения. В результате, расстояние от центра Земли больше на экваторе, чем у полюсов.

Эта разница в расстоянии влияет на гравитацию. Поскольку сила гравитации ослабевает с расстоянием, ускорение из-за гравитации несколько сильнее у полюсов (где поверхность Земли ближе к её центру) и слабее на экваторе.

Полюс Экватор

Это изменчивость обусловлена комбинированным эффектом вращения Земли и формы Земли.

3. Локальные геологические вариации

Локальные различия в геологии, такие как состав минералов и горные хребты, также могут вызывать изменения в силе тяжести. Районы с плотными концентрациями материалов, таких как горные хребты или руды, будут иметь немного более высокую гравитационную тягу.

Представьте, что вы идёте через горный хребет; более крупные и плотные скалы под вашими ногами могут оказывать более сильную гравитационную силу, чем равнинные менее плотные участки. Однако эти различия невелики и требуют использования чувствительных инструментов для измерения.

Изменения ускорения из-за гравитации на других небесных телах

Понимание изменчивости гравитации важно при исследовании небесных тел за пределами Земли. Например, лунная гравитация слабее земной, потому что у Луны меньше масса.

луна Земля

Для вычисления силы гравитации на Луне, мы используем похожий подход, с формулой, скорректированной для масс Земли и Луны и их соответствующих расстояний.

Пример расчёта

Рассмотрим камень массой 10 кг. Рассчитаем силу тяжести, действующую на этот камень как на поверхности Земли, так и на Луне.

Для Земли:

F_Earth = m * g = 10 кг * 9.81 м/с² = 98.1 Н

Для Луны:

Среднее ускорение свободного падения на Луне составляет приблизительно 1.6 м/с².

F_Moon = m * g_moon = 10 кг * 1.6 м/с² = 16 Н

Этот пример показывает, что гравитация на Луне значительно ниже, что ведёт к отличному восприятию веса.

Заключение

В заключение, хотя ускорение из-за гравитации является основным принципом физики, необходимо признать тонкие изменения, вызванные такими факторами, как высота, широта и местный террен. Это понимание важно не только для наземных вычислений, но также в космических путешествиях и астрономии.

Благодаря продуманным исследованиям и вычислениям гравитации, человечество может выйти за пределы нашей планеты и исследовать более широкую вселенную, полагаясь на тонкие принципы изменений гравитации.


Одиннадцатый класс → 2.1.3


U
username
0%
завершено в Одиннадцатый класс

← Предыдущий (2.1.2)
Гравитационное поле и потенциал
Следующий (2.1.4) →
Kepler's laws of planetary motion

Комментарии 



Изменение ускорения из-за гравитации

https://www.physicsflow.com/g11/2.1.3?pfal=ru