§22 Явление тяготения. Сила тяжести

Почему все предметы падают вниз, но люди с «нижней стороны» планеты не уносятся в космос? Это происходит из-за притяжения тел Землей. Притяжение Луной воды океана, вызывает приливы и отливы на его побережьях. Притяжение планет Солнцем не даёт им разлететься. 

Абсолютно все тела притягиваются друг к другу. Сила притяжения зависит от массы тел и расстояния между ними. Чем больше масса тел и меньше расстояние между ними, тем сила притяжения больше. Сила притяжения между телами малой массы (например, человек и человек, дом и слон) настолько мала, что не способна приблизить предметы друг к другу в обычных (не лабораторных) условиях. Именно поэтому, мы и не замечаем притяжения предметов друг к другу в повседневной жизни.

Если поставить двух учеников  массами 55 кг на расстоянии 1 метра, то сила притяжения между ними будет равна всего 0,0000002 Ньютона, что приблизительно в  1 миллиард раз меньше той силы, которую необходимо сообщить, чтобы сдвинуть того же ученика стоящего на деревянном полу с места. 

Но планета Земля, которая обладает массой в 6 септиллионов кг (6 000 000 000 000 000 000 000 000 кг), притягивает тела с большой силой, которую называют силой тяжести.

Сила тяжести (обозначается Fт или Fтяж) – сила, с которой Земля притягивает к себе все тела . 

Эта сила имеет своё направление и точку приложения: она направлена вертикально вниз (к центру Земли) и, если тело однородно и симметрично, приложена к его геометрическому центру. 

Модуль силы тяжести зависит от массы тела и рассчитывается по формуле: 

Что означает ускорение свободного падения? Если сбросить с крыши мяч, он будет падать с постоянно возрастающей скоростью. Коэффициент g показывает, как быстро увеличивается скорость. Он измеряется в м/с2 или в Н/кг. 

Ускорение свободного падения g отличается на разных планетах и спутниках: 

На Земле за 1 секунду падения скорость тела увеличится на 9,8 м/с, а на Луне – на 1,6 м/с. Но притяжение тел на планете не везде одинаково. На полюсе Земли притяжение немного больше, чем на экваторе: Земля приплюснута у полюсов, поэтому тела на полюсе расположены ближе к её центру. 

Поэтому 9,8 Н/кг – среднее значение g, а в разных точках Земли значения ускорения свободного падения различны.

Интересно!  Сила тяжести гири массой 10 кг на полюсе равна 98,3 Н, а на экваторе – 97,8 Н. По этой причине при взвешивании данной гири на полюсе весы покажут на 5 грамм больше, чем при взвешивании на экваторе.  Для взвешивания драгоценных металлов, например золота, такая погрешность не допустима. Поэтому весы на полюсе и экваторе настроены по-разному.

Притяжение тел, обладающих массой, находящихся на некотором расстоянии друг от друга называют гравитацией, или гравитационным взаимодействием. Гравитацию невозможно исключить: можно укрыться от дождя зонтом, а от радиации – свинцовым куполом, но силу притяжения нельзя ослабить никаким материалом (известным современной науке). 

Вопросы:

1. Какие явления доказывают, что все тела, находящиеся на Земле, притягиваются ею?

2. Какие явления, наблюдаемые на Земле, служат доказательством того, что Луна притягивает к себе Землю?

3. Какую величину называют силой тяжести?

4. При переносе гири с полюса на экватор сила тяжести, действующая на нее, уменьшается на 0,5%. Почему?

5. От чего зависит сила притяжения между телами?