Шість із восьми планет Сонячної системи були відкриті завдяки спостереженням за зоряним небом. Саме так у 1781 р. англійський астроном Джон Гершель відкрив Уран. Утім, планета «поводилася» дивно: її орбіта не відповідала розрахункам, заснованим на законі всесвітнього тяжіння. Учені припустили, що поряд є ще одна планета, яка впливає на рух Урану, та почали шукати її за допомогою математики. Розрахувати орбіту нової планети вдалося англійцю Джону Адамсу і французу Урбену Левер’є. 23 серпня 1846 р. німецький астроном Йоганн Ґалле направив телескоп на місце, вказане Левер’є, і побачив планету! Нептун – восьма планета Сонячної системи – стала першим космічним об’єктом, відкритим «на кінчику пера».

Прискорення вільного падіння не залежить від маси тіла (доведено Г. Галілеєм). Прискорення вільного падіння зменшується в разі підняття тіла над поверхнею Землі (помітна зміна відбувається в разі підняття на десятки й сотні кілометрів).

Вага тіла і сила тяжіння різняться своєю природою: сила тяжіння – це гравітаційна сила, а природа ваги тіла – електромагнітна.

Вага тіла – це сила, з якою внаслідок гравітаційного притягання тіло тисне на опору або розтягує підвіс. Якщо опора горизонтальна або підвіс вертикальний, то відповідно до третього закону Ньютона вага тіла дорівнює за модулем і протилежна за напрямком силі нормальної реакції опори (силі натягу підвісу).

Якщо тіло перебуває у стані спокою або рухається рівномірно прямолінійно, то вага тіла за модулем дорівнює силі тяжіння.

Якщо тіло рухається з прискоренням, напрямленим вертикально вгору, це тіло зазнає перевантаження (вага тіла більша, ніж його вага у стані спокою).

Якщо тіло рухається з прискоренням, напрямленим вертикально вниз, вага тіла менша, ніж його вага у стані спокою.

Швидкість, яку необхідно надати об’єкту, щоб він рухався біля планети коловою орбітою, називають першою космічною швидкістю.

Доцентрове прискорення тіла, яке рухається по орбіті, створюється внаслідок дії на нього сили тяжіння, тобто.

Перша космічна швидкість поблизу поверхні Землі υ=7,9∙10³ м/с

4 жовтня 1957 р. Радянський Союз вивів на орбіту перший штучний супутник Землі – ПС-1. Його розробили С.П. Корольов, М.В. Келдиш, М.К. Тихонравов та інші провідні вчені.

Швидкість, яку потрібно надати тілу, щоб воно, подолавши притягання планети, стало супутником Сонця, називають другою космічною швидкістю. υ=11,2∙10³ м/с

Третя космічна швидкість – υ=16,7∙10³ м/с – швидкість, необхідна для того, щоб тіло залишило межі Сонячної системи.

Лабораторія гравітаційних сил. Основи

Опис

Візуалізуйте гравітаційну силу, яку два об’єкти чинять один на одного. Розкрийте фактори, що впливають на гравітаційне притягання, і визначте, як регулювання цих факторів змінить гравітаційну силу.

Навчальні цілі

• Відносьте гравітаційну силу до маси предметів та відстані між предметами.

• Поясніть третій закон Ньютона щодо гравітаційних сил.

• Використовуйте вимірювання для визначення універсальної гравітаційної константи.

Лабораторія гравітаційних сил

Опис

Наочно покажіть, якою буде сила тяжіння, з якою два тіла діють одне на одне. Змініть властивості тіл для того, щоб подивитися, як це змінює силу тяжіння.

Приклади навчальних цілей

• Встановіть зв'язок між силою тяжіння і масами тіл та відстаннню між тілами.

• Поясніть третій закон Ньютона для гравітаційної сили.

• Створіть експерименти, які дозволяють отримати рівняння, що зв'язує маси, відстань і силу тяжіння.

• Використайте вимірювання для визначення універсальної гравітаційної сталої.

Рух снарядів

Опис

постріляйте з гармати, і спонукайте себе, щоб вдарити в ціль! Дізнайтеся про рух снаряда, стріляючи різні предмети. Встановіть такі параметри, як кут, початкова швидкість і маса. Дослідіть векторні представлення та додайте опір повітря, щоб дослідити фактори, які впливають на силу.

Навчальні цілі

• Визначте, як кожен параметр (початкова висота, початковий кут, початкова швидкість, маса, діаметр і висота) впливає на траєкторію об'єкта з і без опору повітря.

• Передбачте, як зміна початкових умов вплине на шлях снаряда, і дайте пояснення прогнозу.

• Оцініть, де об'єкт буде приземлятися з огляду на початкові умови.

• Визначте, що рух снарядів за x та y є незалежними.

• Дослідіть змінні, які впливають на силу опору.

• Опишіть, який вплив сили тяги на швидкість та прискорення.

• Обговоріть рух снаряда, використовуючи загальний словник (наприклад: кут запуску, початкова швидкість, початкова висота, дальність польоту, час).