forces gravitationnelles. La loi de la gravité

Pourquoi une pierre libérée des mains tombe-t-elle à terre ? Parce qu'il est attiré par la Terre, dira chacun de vous. En fait, la pierre tombe sur la Terre avec une accélération chute libre. Par conséquent, une force dirigée vers la Terre agit sur la pierre du côté de la Terre. Selon la troisième loi de Newton, la pierre agit également sur la Terre avec le même module de force dirigé vers la pierre. En d'autres termes, des forces d'attraction mutuelle agissent entre la Terre et la pierre.

Newton a été le premier à deviner, puis à prouver strictement, que la raison de la chute d'une pierre sur la Terre, le mouvement de la Lune autour de la Terre et des planètes autour du Soleil, est la même. C'est la force gravitationnelle agissant entre tous les corps de l'Univers. Voici le déroulement de son raisonnement donné dans l'ouvrage principal de Newton "The Mathematical Principles of Natural Philosophy":

« Une pierre lancée horizontalement s'écartera sous l'action de la gravité d'une trajectoire rectiligne et, ayant décrit une trajectoire courbe, tombera finalement sur la Terre. Si vous le lancez à une vitesse plus élevée, il tombera plus loin » (Fig. 1).

Poursuivant ce raisonnement, Newton arrive à la conclusion que s'il n'y avait pas de résistance de l'air, alors la trajectoire d'une pierre lancée de haute montagne avec une certaine vitesse, pourrait devenir telle qu'elle n'atteindrait jamais du tout la surface de la Terre, mais se déplacerait autour d'elle "tout comme les planètes décrivent leurs orbites dans l'espace céleste".

Maintenant, nous nous sommes tellement habitués au mouvement des satellites autour de la Terre qu'il n'est pas nécessaire d'expliquer plus en détail la pensée de Newton.

Ainsi, selon Newton, le mouvement de la Lune autour de la Terre ou des planètes autour du Soleil est aussi une chute libre, mais seulement une chute qui dure sans s'arrêter pendant des milliards d'années. La raison d'une telle "chute" (qu'il s'agisse vraiment de la chute d'une pierre ordinaire sur Terre ou du mouvement des planètes sur leurs orbites) est la force la gravité. De quoi dépend cette force ?

La dépendance de la force de gravité à la masse des corps

Galilée a prouvé qu'en chute libre, la Terre informe tous les corps cet endroit la même accélération quelle que soit leur masse. Mais l'accélération, selon la deuxième loi de Newton, est inversement proportionnelle à la masse. Comment expliquer que l'accélération conférée à un corps par la gravité terrestre soit la même pour tous les corps ? Cela n'est possible que si la force d'attraction vers la Terre est directement proportionnelle à la masse du corps. Dans ce cas, une augmentation de la masse m, par exemple, d'un facteur deux entraînera une augmentation du module de force F est également doublée, et l'accélération, qui est égale à \(a = \frac (F)(m)\), restera inchangée. En généralisant cette conclusion pour les forces de gravité entre des corps quelconques, nous concluons que la force de gravitation universelle est directement proportionnelle à la masse du corps sur lequel cette force agit.

Mais au moins deux corps participent à une attraction mutuelle. Chacun d'eux, selon la troisième loi de Newton, est soumis au même module des forces gravitationnelles. Par conséquent, chacune de ces forces doit être proportionnelle à la fois à la masse d'un corps et à la masse de l'autre corps. Par conséquent, la force de gravitation universelle entre deux corps est directement proportionnelle au produit de leurs masses :

\(F \sim m_1 \cdot m_2\)

La dépendance de la force de gravité à la distance entre les corps

Il est bien connu par expérience que l'accélération de la chute libre est de 9,8 m/s 2 et il en est de même pour les corps tombant d'une hauteur de 1, 10 et 100 m, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas de la distance entre le corps et La terre. Cela semble signifier que la force ne dépend pas de la distance. Mais Newton croyait que les distances devaient être mesurées non pas à partir de la surface, mais à partir du centre de la Terre. Or le rayon de la Terre est de 6400 km. Il est clair que plusieurs dizaines, centaines voire milliers de mètres au-dessus de la surface de la Terre ne peuvent modifier sensiblement la valeur de l'accélération de la chute libre.

Pour savoir comment la distance entre les corps affecte la force de leur attraction mutuelle, il faudrait savoir quelle est l'accélération des corps éloignés de la Terre à des distances suffisamment grandes. Cependant, il est difficile d'observer et d'étudier la chute libre d'un corps d'une hauteur de plusieurs milliers de kilomètres au-dessus de la Terre. Mais la nature elle-même est venue ici à la rescousse et a permis de déterminer l'accélération d'un corps se déplaçant en cercle autour de la Terre et possédant donc une accélération centripète, causée, bien sûr, par la même force d'attraction vers la Terre. Un tel corps est le satellite naturel de la Terre - la Lune. Si la force d'attraction entre la Terre et la Lune ne dépendait pas de la distance qui les séparait, alors accélération centripète de la lune serait la même que l'accélération d'un corps en chute libre près de la surface de la terre. En réalité, l'accélération centripète de la Lune est de 0,0027 m/s 2 .

Prouvons-le. La révolution de la Lune autour de la Terre se produit sous l'influence de la force gravitationnelle entre elles. Approximativement, l'orbite de la Lune peut être considérée comme un cercle. Par conséquent, la Terre communique une accélération centripète à la Lune. Il est calculé par la formule \(a = \frac (4 \pi^2 \cdot R)(T^2)\), où R- le rayon de l'orbite lunaire, égal à environ 60 rayons de la Terre, J≈ 27 jours 7 h 43 min ≈ 2,4∙10 6 s est la période de révolution de la Lune autour de la Terre. Sachant que le rayon de la terre R h ≈ 6,4∙10 6 m, on obtient que l'accélération centripète de la Lune est égale à :

\(a = \frac (4 \pi^2 \cdot 60 \cdot 6,4 \cdot 10^6)((2,4 \cdot 10^6)^2) \approx 0,0027\) m/s 2.

La valeur trouvée de l'accélération est inférieure à l'accélération de la chute libre des corps près de la surface de la Terre (9,8 m/s 2) d'environ 3600 = 60 2 fois.

Ainsi, une augmentation de la distance entre le corps et la Terre de 60 fois a entraîné une diminution de l'accélération transmise par la gravité terrestre et, par conséquent, de la force d'attraction elle-même de 60 2 fois.

D'où suit conclusion importante: l'accélération conférée aux corps par la force d'attraction de la terre décroît en raison inverse du carré de la distance au centre de la terre

\(F \sim \frac (1)(R^2)\).

La loi de la gravité

En 1667, Newton a finalement formulé la loi de la gravitation universelle :

\(F = G \cdot \frac (m_1 \cdot m_2)(R^2).\quad (1)\)

La force d'attraction mutuelle de deux corps est directement proportionnelle au produit des masses de ces corps et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

Facteur de proportionnalité g appelé constante gravitationnelle.

La loi de la gravité n'est valable que pour des corps dont les dimensions sont négligeables devant la distance qui les sépare. En d'autres termes, il n'est que juste pour les points matériels. Dans ce cas, les forces d'interaction gravitationnelle sont dirigées le long de la ligne reliant ces points (Fig. 2). Ces forces sont dites centrales.

Pour trouver la force gravitationnelle agissant sur un corps donné du côté d'un autre, dans le cas où la taille des corps ne peut être négligée, procédez comme suit. Les deux corps sont mentalement divisés en si petits éléments que chacun d'eux peut être considéré comme un point. En additionnant les forces gravitationnelles agissant sur chaque élément d'un corps donné de tous les éléments d'un autre corps, on obtient la force agissant sur cet élément (Fig. 3). Après avoir fait une telle opération pour chaque élément d'un corps donné et additionné les forces résultantes, ils trouvent la force gravitationnelle totale agissant sur ce corps. Cette tâche est difficile.

Il existe cependant un cas pratiquement important où la formule (1) est applicable aux corps étendus. On peut prouver que les corps sphériques, dont la densité ne dépend que des distances à leurs centres, à des distances entre eux supérieures à la somme de leurs rayons, s'attirent avec des forces dont les modules sont déterminés par la formule (1). Dans ce cas R est la distance entre les centres des boules.

Et enfin, puisque les tailles des corps tombant sur la Terre sont nombreuses petites tailles Terre, alors ces corps peuvent être considérés comme des corps ponctuels. Puis sous R dans la formule (1) il faut comprendre la distance d'un corps donné au centre de la Terre.

Entre tous les corps, il existe des forces d'attraction mutuelle, dépendant des corps eux-mêmes (leurs masses) et de la distance qui les sépare.

La signification physique de la constante gravitationnelle

De la formule (1) on trouve

\(G = F \cdot \frac (R^2)(m_1 \cdot m_2)\).

Il s'ensuit que si la distance entre les corps est numériquement égale à un ( R= 1 m) et les masses des corps en interaction sont également égales à l'unité ( m 1 = m 2 = 1 kg), alors la constante gravitationnelle est numériquement égale au module de force F. De cette façon ( signification physique ),

la constante gravitationnelle est numériquement égale au module de la force gravitationnelle agissant sur un corps de masse 1 kg à partir d'un autre corps de même masse avec une distance entre les corps égale à 1 m.

En SI, la constante gravitationnelle est exprimée comme

Expérience Cavendish

La valeur de la constante gravitationnelle g ne peut être trouvé qu'empiriquement. Pour ce faire, vous devez mesurer le module de la force gravitationnelle F, agissant sur la masse corporelle m 1 poids corporel latéral m 2 à une distance connue R entre les corps.

Les premières mesures de la constante gravitationnelle ont été faites au milieu du 18e siècle. Estimer, bien que très grossièrement, la valeur gà cette époque réussi à la suite de considérer l'attraction du pendule à la montagne, dont la masse a été déterminée par des méthodes géologiques.

Des mesures précises de la constante gravitationnelle ont été faites pour la première fois en 1798 par le physicien anglais G. Cavendish à l'aide d'un appareil appelé balance de torsion. Schématiquement, l'équilibre de torsion est représenté sur la figure 4.

Cavendish fixe deux petites boules de plomb (5 cm de diamètre et pesant m 1 = 775 g chacun) aux extrémités opposées d'une tige de deux mètres. La tige était suspendue à un fil fin. Pour ce fil, les forces élastiques qui en résultent lors de la torsion sous différents angles ont été préalablement déterminées. Deux grosses boules de plomb (20 cm de diamètre et pesant m 2 = 49,5 kg) pourraient être rapprochés de petites balles. Les forces d'attraction des grosses boules ont forcé les petites boules à se déplacer vers elles, tandis que le fil tendu se tordait un peu. Le degré de torsion était une mesure de la force agissant entre les balles. L'angle de torsion du fil (ou la rotation de la tige avec de petites boules) s'est avéré si petit qu'il a fallu le mesurer à l'aide d'un tube optique. Le résultat obtenu par Cavendish n'est différent que de 1% de la valeur de la constante gravitationnelle acceptée aujourd'hui :

G ≈ 6,67∙10 -11 (N∙m 2) / kg 2

Ainsi, les forces d'attraction de deux corps de 1 kg chacun, situés à 1 m de distance l'un de l'autre, ne sont que de 6,67∙10 -11 N en modules, c'est une force très faible. Seulement dans le cas où des corps de masse énorme interagissent (ou au moins la masse de l'un des corps est grande), la force gravitationnelle devient grande. Par exemple, la Terre tire la Lune avec force F≈ 2∙10 20 N.

Les forces gravitationnelles sont les "plus faibles" de toutes les forces de la nature. Cela est dû au fait que la constante gravitationnelle est faible. Mais avec de grandes masses de corps cosmiques, les forces de gravitation universelle deviennent très grandes. Ces forces maintiennent toutes les planètes près du Soleil.

La signification de la loi de la gravité

La loi de la gravitation universelle sous-tend la mécanique céleste - la science du mouvement planétaire. A l'aide de cette loi, les positions des corps célestes dans le firmament pour de nombreuses décennies à venir sont déterminées avec une grande précision et leurs trajectoires sont calculées. La loi de la gravitation universelle est également appliquée dans les calculs de mouvement satellites artificiels Véhicules automatiques terrestres et interplanétaires.

Perturbations du mouvement des planètes. Les planètes ne se déplacent pas strictement selon les lois de Kepler. Les lois de Kepler ne seraient strictement observées pour le mouvement d'une planète donnée que si cette planète seule tournait autour du Soleil. Mais il existe de nombreuses planètes dans le système solaire, toutes sont attirées à la fois par le Soleil et les unes par les autres. Il y a donc des perturbations dans le mouvement des planètes. Dans le système solaire, les perturbations sont faibles, car l'attraction de la planète par le Soleil est beaucoup plus forte que l'attraction des autres planètes. Lors du calcul de la position apparente des planètes, les perturbations doivent être prises en compte. Lors du lancement de corps célestes artificiels et lors du calcul de leurs trajectoires, ils utilisent une théorie approximative du mouvement des corps célestes - la théorie des perturbations.

Découverte de Neptune. L'un des exemples les plus clairs du triomphe de la loi de la gravitation universelle est la découverte de la planète Neptune. En 1781, l'astronome anglais William Herschel découvre la planète Uranus. Son orbite a été calculée et un tableau des positions de cette planète a été compilé pour de nombreuses années à venir. Cependant, une vérification de ce tableau, effectuée en 1840, montra que ses données différaient de la réalité.

Les scientifiques ont suggéré que la déviation du mouvement d'Uranus est causée par l'attraction d'une planète inconnue, située encore plus loin du Soleil qu'Uranus. Connaissant les écarts par rapport à la trajectoire calculée (perturbations du mouvement d'Uranus), l'Anglais Adams et le Français Leverrier, utilisant la loi de la gravitation universelle, ont calculé la position de cette planète dans le ciel. Adams a terminé les calculs plus tôt, mais les observateurs à qui il a rapporté ses résultats n'étaient pas pressés de vérifier. Pendant ce temps, Leverrier, ayant achevé ses calculs, indiqua à l'astronome allemand Halle l'endroit où chercher une planète inconnue. Dès le premier soir, le 28 septembre 1846, Halle, pointant la lunette vers endroit spécifié, découvert nouvelle planète. Ils l'ont nommée Neptune.

De la même manière, le 14 mars 1930, la planète Pluton est découverte. Les deux découvertes auraient été faites "à la pointe d'un stylo".

En utilisant la loi de la gravitation universelle, vous pouvez calculer la masse des planètes et de leurs satellites ; expliquer des phénomènes tels que le flux et le reflux de l'eau dans les océans, et bien plus encore.

Les forces de gravitation universelle sont les plus universelles de toutes les forces de la nature. Ils agissent entre tous les corps qui ont une masse, et tous les corps ont une masse. Il n'y a pas de barrières aux forces de gravité. Ils agissent à travers n'importe quel corps.

Littérature

Kikoin I.K., Kikoin A.K. Physique : Proc. pour 9 cellules. moy. école - M. : Lumières, 1992. - 191 p.
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Par quelle loi allez-vous me pendre ?
- Et nous pendons tout le monde selon une loi - la loi de la gravitation universelle.

La loi de la gravité

Le phénomène de la gravité est la loi de la gravitation universelle. Deux corps agissent l'un sur l'autre avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare et directement proportionnelle au produit de leurs masses.

Mathématiquement, on peut exprimer cette grande loi par la formule

La gravité agit sur de vastes distances dans l'univers. Mais Newton a soutenu que tous les objets sont mutuellement attirés. Est-il vrai que deux objets quelconques s'attirent ? Imaginez, on sait que la Terre vous attire assis sur une chaise. Mais avez-vous déjà pensé au fait qu'un ordinateur et une souris s'attirent ? Ou un crayon et un stylo sur la table ? Dans ce cas, nous substituons la masse du stylo, la masse du crayon dans la formule, divisée par le carré de la distance qui les sépare, en tenant compte de la constante gravitationnelle, nous obtenons la force de leur attraction mutuelle. Mais, il sortira si petit (en raison des petites masses du stylo et du crayon) que nous ne sentirons pas sa présence. Une autre chose est quand nous parlons sur la Terre et la chaise, ou sur le Soleil et la Terre. Les masses sont importantes, ce qui signifie que nous pouvons déjà évaluer l'effet de la force.

Pensons à l'accélération en chute libre. C'est le fonctionnement de la loi d'attraction. Sous l'action d'une force, le corps change de vitesse d'autant plus lentement que sa masse est importante. En conséquence, tous les corps tombent sur la Terre avec la même accélération.

Quelle est la cause de ce pouvoir unique invisible ? A ce jour, l'existence d'un champ gravitationnel est connue et prouvée. Vous pouvez en savoir plus sur la nature du champ gravitationnel dans le matériel supplémentaire sur le sujet.

Pensez à ce qu'est la gravité. D'où cela vient-il? Qu'est-ce que cela représente? Après tout, il se peut que la planète regarde le Soleil, voit à quelle distance il est éloigné, calcule l'inverse du carré de la distance conformément à cette loi ?

Direction de la gravité

Il y a deux corps, disons les corps A et B. Le corps A attire le corps B. La force avec laquelle le corps A agit commence sur le corps B et est dirigée vers le corps A. C'est-à-dire qu'il "prend" le corps B et le tire vers lui . Le corps B "fait" la même chose avec le corps A.

Chaque corps est attiré par la terre. La terre "prend" le corps et le tire vers son centre. Par conséquent, cette force sera toujours dirigée verticalement vers le bas, et elle est appliquée depuis le centre de gravité du corps, c'est ce qu'on appelle la gravité.

L'essentiel à retenir

Certaines méthodes d'exploration géologique, la prévision des marées et, plus récemment, le calcul du mouvement des satellites artificiels et des stations interplanétaires. Premier calcul de la position des planètes.

Pouvons-nous mettre en place une telle expérience nous-mêmes, et ne pas deviner si les planètes, les objets sont attirés ?

Une telle expérience directe a fait Cavendish (Henry Cavendish (1731-1810) - physicien et chimiste anglais)à l'aide de l'appareil illustré sur la figure. L'idée était d'accrocher une tige avec deux boules sur un fil de quartz très fin, puis d'amener deux grosses boules de plomb à côté d'eux. L'attraction des boules tordra légèrement le fil - légèrement, car les forces d'attraction entre les objets ordinaires sont très faibles. Avec l'aide d'un tel instrument, Cavendish a pu mesurer directement la force, la distance et la magnitude des deux masses et, ainsi, déterminer constante gravitationnelle G.

La découverte unique de la constante gravitationnelle G, qui caractérise le champ gravitationnel dans l'espace, a permis de déterminer la masse de la Terre, du Soleil et d'autres corps célestes. Par conséquent, Cavendish a qualifié son expérience de "pesée de la Terre".

Fait intéressant, les diverses lois de la physique ont des caractéristiques communes. Passons aux lois de l'électricité (force de Coulomb). Les forces électriques sont également inversement proportionnelles au carré de la distance, mais déjà entre les charges, et la pensée surgit involontairement que ce schéma a une signification profonde. Jusqu'à présent, personne n'a pu présenter la gravité et l'électricité comme deux manifestations différentes d'une même essence.

Ici aussi, la force varie inversement au carré de la distance, mais la différence d'amplitude des forces électriques et des forces gravitationnelles est frappante. Essayer d'installer caractère commun la gravité et l'électricité, on trouve une telle supériorité des forces électriques sur les forces gravitationnelles qu'il est difficile de croire que les deux ont la même source. Comment peut-on dire que l'un est plus fort que l'autre ? Après tout, tout dépend de la masse et de la charge. En discutant de la force de la gravité, vous n'avez pas le droit de dire: "Prenons une masse de telle ou telle taille", car vous la choisissez vous-même. Mais si nous prenons ce que la Nature elle-même nous offre (ses valeurs propres et des mesures qui n'ont rien à voir avec nos pouces, nos années, nos mesures), alors nous pouvons comparer. Nous prendrons une particule élémentaire chargée, comme par exemple un électron. Deux particules élémentaires, deux électrons, en raison de charge électrique se repoussent avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare, et du fait de la gravité s'attirent à nouveau avec une force inversement proportionnelle au carré de la distance.

Question : Quel est le rapport entre la force gravitationnelle et la force électrique ? La gravitation est liée à la répulsion électrique comme on l'est à un nombre à 42 zéros. C'est profondément déroutant. D'où pourrait venir un si grand nombre ?

Les gens recherchent cet énorme facteur dans d'autres phénomènes naturels. Ils traversent toutes sortes gros chiffres et si vous avez besoin grand nombre pourquoi ne pas prendre, disons, le rapport du diamètre de l'Univers au diamètre d'un proton - étonnamment, c'est aussi un nombre avec 42 zéros. Et ils disent : peut-être que ce coefficient est égal au rapport du diamètre du proton au diamètre de l'univers ? C'est une pensée intéressante, mais à mesure que l'univers s'étend progressivement, la constante de gravité doit également changer. Bien que cette hypothèse n'ait pas encore été réfutée, nous n'avons aucune preuve en sa faveur. Au contraire, certaines preuves suggèrent que la constante de gravité n'a pas changé de cette manière. Ce nombre énorme reste un mystère à ce jour.

Einstein a dû modifier les lois de la gravité conformément aux principes de la relativité. Le premier de ces principes dit que la distance x ne peut pas être surmontée instantanément, alors que selon la théorie de Newton, les forces agissent instantanément. Einstein a dû changer les lois de Newton. Ces changements, les raffinements sont très petits. L'une d'entre elles est la suivante : puisque la lumière a de l'énergie, l'énergie est équivalente à la masse, et toutes les masses s'attirent, la lumière s'attire aussi et, par conséquent, en passant par le Soleil, elle doit être déviée. C'est comme ça que ça se passe en fait. La force de gravité est également légèrement modifiée dans la théorie d'Einstein. Mais ce très léger changement dans la loi de la gravité est juste suffisant pour expliquer certaines des irrégularités apparentes du mouvement de Mercure.

Les phénomènes physiques du microcosme sont soumis à d'autres lois que les phénomènes du monde des grandes échelles. La question se pose : comment la gravité se manifeste-t-elle dans un monde à petite échelle ? La théorie quantique de la gravité y répondra. Mais il n'y a pas encore de théorie quantique de la gravité. Les gens n'ont pas encore réussi à créer une théorie de la gravité qui soit pleinement cohérente avec les principes de la mécanique quantique et avec le principe d'incertitude.

La force gravitationnelle est la force avec laquelle des objets d'une certaine masse sont attirés les uns vers les autres, situés à une certaine distance les uns des autres.

Le scientifique anglais Isaac Newton a découvert en 1867 la loi de la gravitation universelle. C'est une des lois fondamentales de la mécanique. L'essence de cette loi est la suivante :deux particules matérielles quelconques sont attirées l'une vers l'autre avec une force qui est directement proportionnelle au produit de leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

La force d'attraction est la première force ressentie par une personne. C'est la force avec laquelle la Terre agit sur tous les corps situés à sa surface. Et toute personne ressent cette force comme son propre poids.

La loi de la gravité

Il y a une légende selon laquelle Newton a découvert la loi de la gravitation universelle tout à fait par accident, se promenant le soir dans le jardin de ses parents. Des gens créatifs sont constamment à la recherche découvertes scientifiques- ce n'est pas un aperçu instantané, mais le fruit d'un long travail mental. Assis sous un pommier, Newton réfléchissait à une autre idée, et soudain une pomme lui tomba sur la tête. Il était clair pour Newton que la pomme était tombée sous l'effet de la gravité terrestre. « Mais pourquoi la lune ne tombe-t-elle pas sur la Terre ? il pensait. "Cela signifie qu'une autre force agit sur elle, la maintenant en orbite." C'est ainsi que le célèbre la loi de la gravité.

Les scientifiques qui avaient déjà étudié la rotation des corps célestes croyaient que corps célestes obéir à des lois complètement différentes. Autrement dit, on a supposé qu'il existe des lois d'attraction complètement différentes à la surface de la Terre et dans l'espace.

Newton a combiné ces prétendues sortes de gravité. En analysant les lois de Kepler décrivant le mouvement des planètes, il est arrivé à la conclusion que la force d'attraction se produit entre tous les corps. C'est-à-dire que la pomme tombée dans le jardin et les planètes dans l'espace sont affectées par des forces qui obéissent à la même loi - la loi de la gravitation universelle.

Newton a découvert que les lois de Kepler ne fonctionnent que s'il existe une force d'attraction entre les planètes. Et cette force est directement proportionnelle aux masses des planètes et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare.

La force d'attraction est calculée par la formule F=G m 1 m 2 / r 2

m 1 est la masse du premier corps;

m2est la masse du deuxième corps ;

r est la distance entre les corps;

g est le coefficient de proportionnalité, appelé constante gravitationnelle ou constante gravitationnelle.

Sa valeur a été déterminée expérimentalement. g\u003d 6,67 10 -11 Nm 2 / kg 2

Si deux points matériels de masse égale à l'unité de masse, sont à distance, égal à un distance, ils sont attirés avec une force égale à G.

Les forces d'attraction sont les forces gravitationnelles. Ils sont aussi appelés la gravité. Ils sont soumis à la loi de la gravitation universelle et apparaissent partout, puisque tous les corps ont une masse.

La gravité

La force gravitationnelle près de la surface de la Terre est la force avec laquelle tous les corps sont attirés vers la Terre. Ils l'appellent la gravité. Elle est considérée comme constante si la distance du corps à la surface de la Terre est petite par rapport au rayon de la Terre.

Puisque la gravité, qui est la force gravitationnelle, dépend de la masse et du rayon de la planète, elle sera différente sur différentes planètes. Puisque le rayon de la Lune est inférieur au rayon de la Terre, la force d'attraction sur la Lune est inférieure à celle sur la Terre de 6 fois. Et sur Jupiter, au contraire, la gravité est 2,4 fois supérieure à la gravité sur Terre. Mais le poids corporel reste constant, peu importe où il est mesuré.

Beaucoup de gens confondent la signification du poids et de la gravité, croyant que la gravité est toujours égale au poids. Mais ce n'est pas.

La force avec laquelle le corps appuie sur le support ou étire la suspension, c'est le poids. Si le support ou la suspension est retiré, le corps commencera à tomber avec l'accélération de la chute libre sous l'action de la gravité. La force de gravité est proportionnelle à la masse du corps. Il est calculé selon la formuleF= m g , où m- masse corporelle, g- Accélération de la gravité.

Le poids corporel peut changer et parfois disparaître complètement. Imaginez que nous sommes dans un ascenseur au dernier étage. L'ascenseur en vaut la peine. A ce moment, notre poids P et la force de gravité F, avec laquelle la Terre nous tire, sont égaux. Mais dès que l'ascenseur a commencé à descendre avec accélération un , le poids et la gravité ne sont plus égaux. D'après la deuxième loi de Newtonmg+ P = ma . P \u003d m g -maman.

On peut voir d'après la formule que notre poids a diminué au fur et à mesure que nous descendions.

Au moment où l'ascenseur a pris de la vitesse et a commencé à se déplacer sans accélération, notre poids à nouveau égale à la force la gravité. Et quand l'ascenseur a commencé à ralentir son mouvement, l'accélération un est devenu négatif et le poids a augmenté. Il y a une surcharge.

Et si le corps descend avec l'accélération de la chute libre, le poids deviendra complètement égal à zéro.

À un=g R=mg-ma= mg - mg=0

C'est un état d'apesanteur.

Ainsi, sans exception, tous les corps matériels de l'Univers obéissent à la loi de la gravitation universelle. Et les planètes autour du Soleil, et tous les corps qui sont près de la surface de la Terre.

Absolument tous les corps de l'Univers sont affectés par une force magique qui les attire d'une manière ou d'une autre vers la Terre (plus précisément vers son noyau). Il n'y a nulle part où s'échapper, nulle part où se cacher de la gravité magique qui englobe tout : notre planète système solaire sont attirés non seulement par l'immense Soleil, mais aussi les uns par les autres, tous les objets, molécules et les plus petits atomes sont également mutuellement attirés. connu même des petits enfants, ayant consacré sa vie à l'étude de ce phénomène, il a établi l'une des plus grandes lois - la loi de la gravitation universelle.

Qu'est-ce que la gravité ?

La définition et la formule sont connues depuis longtemps de beaucoup. Rappelons que la force de gravité est une certaine quantité, l'une des manifestations naturelles de la gravitation universelle, à savoir : la force avec laquelle tout corps est invariablement attiré vers la Terre.

La force de gravité est notée Lettre latine fa lourd

Gravité : Formule

Comment calculer dirigé vers un certain corps? Quelles autres quantités devez-vous connaître pour le faire ? La formule de calcul de la gravité est assez simple, elle est étudiée en 7e année lycée, au début du cours de physique. Afin non seulement de l'apprendre, mais aussi de le comprendre, il faut partir du fait que la force de gravité, agissant invariablement sur un corps, est directement proportionnelle à sa valeur quantitative (masse).

L'unité de gravité porte le nom du grand scientifique Newton.

Il est toujours dirigé strictement vers le centre du noyau terrestre, en raison de son influence, tous les corps tombent avec une accélération uniforme. Les phénomènes de gravité dans Vie courante On observe partout et en permanence :

les objets, accidentellement ou spécialement libérés des mains, tombent nécessairement sur la Terre (ou sur toute surface empêchant la chute libre);
un satellite lancé dans l'espace ne s'éloigne pas de notre planète sur une distance indéfinie perpendiculairement vers le haut, mais reste en orbite ;
toutes les rivières coulent des montagnes et ne peuvent pas être inversées ;
il arrive qu'une personne tombe et se blesse;
les plus petites particules de poussière reposent sur toutes les surfaces;
l'air est concentré à la surface de la terre ;
sacs difficiles à transporter;
la pluie tombe des nuages et des nuages, la neige tombe, la grêle.

Parallèlement au concept de "gravité", le terme "poids corporel" est utilisé. Si le corps est placé sur une surface horizontale plane, alors son poids et sa gravité sont numériquement égaux, donc ces deux concepts sont souvent remplacés, ce qui n'est pas du tout correct.

Accélération de la gravité

Le concept d '«accélération de la chute libre» (en d'autres termes, est associé au terme «gravité». La formule montre: pour calculer la force de gravité, vous devez multiplier la masse par g (accélération de St. p .).

"g" = 9,8 N/kg, c'est une valeur constante. Cependant, plus des mesures précises montrent qu'en raison de la rotation de la Terre, la valeur de l'accélération de St. p n'est pas le même et dépend de la latitude : au pôle Nord, il est = 9,832 N / kg, et à l'équateur étouffant = 9,78 N / kg. Il s'avère, en différents lieux planètes sur des corps de masse égale, une force de gravité différente est dirigée (la formule mg reste toujours inchangée). Pour les calculs pratiques, il a été décidé de tenir compte des erreurs mineures dans cette valeur et d'utiliser la valeur moyenne de 9,8 N/kg.

La proportionnalité d'une quantité telle que la gravité (la formule le prouve) vous permet de mesurer le poids d'un objet avec un dynamomètre (similaire aux affaires domestiques ordinaires). Veuillez noter que l'appareil n'affiche que la force, car pour déterminer poids exact l'organisme a besoin de connaître la valeur régionale de "g".

La gravité agit-elle à n'importe quelle distance (à la fois proche et éloignée) du centre de la Terre ? Newton a émis l'hypothèse qu'il agit sur le corps même à une distance considérable de la Terre, mais sa valeur diminue inversement avec le carré de la distance de l'objet au noyau terrestre.

La gravité dans le système solaire

Existe-t-il une définition et une formule concernant les autres planètes qui conservent leur pertinence. Avec une seule différence dans la signification de "g":

sur la Lune = 1,62 N/kg (six fois moins que sur Terre) ;
sur Neptune = 13,5 N/kg (presque une fois et demie plus élevée que sur Terre) ;
sur Mars = 3,73 N/kg (plus de deux fois et demie moins que sur notre planète) ;
sur Saturne = 10,44 N/kg ;
sur Mercure = 3,7 N/kg ;
sur Vénus = 8,8 N/kg ;
sur Uranus = 9,8 N/kg (pratiquement la même que la nôtre) ;
sur Jupiter = 24 N/kg (près de deux fois et demie plus élevée).

XVI - XVII siècles, beaucoup l'appellent à juste titre l'une des périodes les plus glorieuses.C'est à cette époque que les fondations ont été en grande partie posées, sans lesquelles la poursuite du développement cette science serait tout simplement impensable. Copernic, Galilée, Kepler ont fait un excellent travail pour déclarer la physique comme une science qui peut répondre à presque toutes les questions. La loi de la gravitation universelle, dont la formulation finale appartient à l'éminent scientifique anglais Isaac Newton, se distingue dans toute une série de découvertes.

L'importance principale du travail de ce scientifique n'était pas dans sa découverte de la force de gravitation universelle - Galilée et Kepler ont parlé de la présence de cette quantité avant même Newton, mais dans le fait qu'il a été le premier à prouver que les deux sur Terre et dans Cosmos les mêmes forces d'interaction entre les corps agissent.

Newton a confirmé en pratique et théoriquement étayé le fait qu'absolument tous les corps de l'Univers, y compris ceux situés sur la Terre, interagissent les uns avec les autres. Cette interaction est appelée gravitationnelle, tandis que le processus de gravitation universelle lui-même est appelé gravité.
Cette interaction se produit entre les corps car il existe un type spécial de matière, contrairement aux autres, qui en science s'appelle le champ gravitationnel. Ce champ existe et agit autour de n'importe quel objet, alors qu'il n'y a aucune protection contre lui, car il a une capacité inégalée à pénétrer dans n'importe quel matériau.

La force de gravitation universelle, dont il a donné la définition et la formulation, dépend directement du produit des masses des corps en interaction, et inversement du carré de la distance entre ces objets. Selon Newton, confirmé de manière irréfutable par des recherches pratiques, la force de gravitation universelle se trouve par la formule suivante :

Dans celui-ci, une importance particulière appartient à la constante gravitationnelle G, qui est approximativement égale à 6,67 * 10-11 (N * m2) / kg2.

La force gravitationnelle avec laquelle les corps sont attirés vers la terre est cas particulier La loi de Newton s'appelle la force de gravité. Dans ce cas, la constante gravitationnelle et la masse de la Terre elle-même peuvent être négligées, donc la formule pour trouver la force de gravité ressemblera à ceci :

Ici g n'est rien d'autre qu'une accélération dont la valeur numérique est approximativement égale à 9,8 m/s2.

La loi de Newton explique non seulement les processus se produisant directement sur la Terre, elle donne une réponse à de nombreuses questions liées à la structure de l'ensemble du système solaire. En particulier, la force de gravitation universelle entre les deux a une influence décisive sur le mouvement des planètes sur leurs orbites. La description théorique de ce mouvement a été donnée par Kepler, mais sa justification n'est devenue possible qu'après que Newton a formulé sa célèbre loi.

Newton lui-même a relié les phénomènes de gravité terrestre et extraterrestre sur exemple simple: lorsqu'il est tiré depuis, il ne vole pas droit, mais le long d'une trajectoire arquée. Dans le même temps, avec une augmentation de la charge de poudre à canon et de la masse du noyau, ce dernier volera de plus en plus loin. Enfin, en supposant qu'il soit possible d'obtenir autant de poudre à canon et de concevoir un tel pistolet que le boulet de canon volera globe, puis, après avoir effectué ce mouvement, il ne s'arrêtera pas, mais poursuivra son mouvement circulaire (ellipsoïdal), se transformant en un mouvement artificiel.En conséquence, la force gravitationnelle universelle est de même nature sur Terre et dans l'espace extra-atmosphérique.