ЯК знайти силу тяжіння :: Природничі науки

Закон всесвітнього тяжіння, відкритий Ньютоном в 1666 році і опублікований в 1687 році, свідчить, що всі тіла, що володіють масою, притягуються один до одного. Математичне формулювання дозволяє не тільки встановити сам факт взаємного тяжіння тіл, але і виміряти його силу.

Інструкція

Ще до Ньютона багато вчених висловлювали припущення про існування всесвітнього тяжіння. З самого початку їм було очевидно, що тяжіння між будь-якими двома тілами повинно залежати від їх маси і слабшати з відстанню. Йоганн Кеплер, першим описав еліптичні орбіти планет Сонячної системи, вважав, що Сонце притягує планети із силою, назад пропорційної віддалі.

Ньютон виправив помилку Кеплера: він прийшов до висновку, що сила взаємного тяжіння тіл обернено пропорційна квадрату відстані між ними і прямо пропорційна їх масам.

Остаточно закон всесвітнього тяжіння формулюється так: будь-які два тіла, що володіють масою, взаємно притягуються, і сила їх тяжіння дорівнює

F = G * ((m1 * m2) / R ^ 2),

де m1 і m2 - маси тіл, R - відстань між тілами, G - гравітаційна стала.

Гравітаційна стала дорівнює 6,6725 * 10 ^ (- 11) м ^ 3 / (кг * с ^ 2). Це надзвичайно мале число, так що сила тяжіння - одна з найслабших сил у всесвіті. Проте саме вона утримує планети і зірки на орбітах і в цілому формує вигляд всесвіту.

Якщо тіло, яка бере участь у тяжінні, володіє приблизно сферичної формою, то відстань R слід відміряти не від його поверхні, а від центру мас. Матеріальна точка з тією ж масою, що знаходиться точно в центрі, породжувала б точно таку ж силу тяжіння.

Зокрема, це означає, що, наприклад, при розрахунку сили, з якою Земля притягує стоїть на ній людини, відстань R одно не нулю, а радіусу Землі. Насправді воно дорівнює відстані між центром Землі і центром ваги людини, але цією різницею можна знехтувати без втрати точності.

Гравітаційне тяжіння завжди взаємно: не тільки Земля притягує людину, але й людина, в свою чергу, притягує Землю. Через величезної різниці між масою людини і масою планети це непомітно. Аналогічно і при розрахунках траєкторій космічних апаратів зазвичай нехтують тим, що апарат притягує до себе планети і комети.

Однак якщо маси взаємодіючих об'єктів порівняти, то їх взаємне тяжіння стає помітним для всіх учасників. Наприклад, з точки зору фізики не цілком вірно говорити, що Місяць обертається навколо Землі. Насправді Місяць і Земля обертаються навколо загального центру мас. Оскільки наша планета набагато більше свого природного супутника, то цей центр знаходиться всередині неї, але все ж з центром самої Землі не збігається.