Отримання знань

Урок підготувала Полубуткіна В.В., вчитель ЗШ № 19 м. Вінниці

Сила тяжіння. Вага тіла. Невагомість

1. Сила тяжіння.

Про те, що Земля притягує до себе всі тіла, які перебувають на її поверхні, люди здогадувалися ще в стародавності: адже як висо­ко не закидай камінь, не запускай стрілу, не підстрибуй сам — все одно тіло повертається на Землю.

Силу, з якою тіло притягується до Землі під дією поля тяжіння Землі, називають силою тяжіння.

І. Ньютон довів, що сила тяжіння прямо пропорційна масі тіла, а коефіцієнт  пропорційності — 9,8 Н/кг.

Цей коефіцієнт називають  прискоренням вільного падіння.

Силу тяжіння позначають буквою .

Тому модуль сили тяжіння можна виразити через масу тіла m й прискорення вільного падіння g так:

Одиницею сили тяжіння, як і будь-якої іншої сили в СІ є один ньютон (1Н).

2. Вага тіла

Силу, з якою тіло внаслідок притягання його Землею тисне на опору або розтягує підвіс, називають вагою тіла.

Сила тяжіння визначається як сила, з якою тіло притягується до Землі.
Вага — як сила, з якою тіло під дією сили тяжіння діє на опору або розтягує підвіс.

Ці сили діють на різні тіла: сила тяжіння — на саме тіло,  а вага — на підставку або підвіс.

Якщо тіло нерухоме або рухається рівномірно, то сила тяжіння й вага рівні за модулем.

Вагу тіла позначають буквою Р.

Одиницею ваги, як і будь-якої іншої сили в СІ є один ньютон (1Н)

Вага тіла у стані спокою дорівнює силі тяжіння, що діє на це тіло:

Якщо на столі нерухомо лежить книга масою 500 г, то на цю книгу діє сила тяжіння 5 Н, але й вага цієї книги також дорівнює 5 Н.

Однак це не означає, що вага й сила тяжіння — та сама сила.

Ці сили істотно відрізняються одна від одної.

По-перше, ці сили прикладені до різних тіл: сила тяжіння прикладена до тіла, а вага тіла — до опори або підвісу.

По-друге, ці сили мають різну фізичну природу: сила тяжіння — це прояв сил всесвітнього тяжіння, що діють на відстані, а вага — зазвичай сила пружності, що діє при безпосередньому контакті.

І, нарешті, сила тяжіння діє на тіло, що перебуває поблизу Землі, завжди, а вага тіла може при цьому дорівнювати нулю.

3. Невагомість

Стан, за якого вага тіла дорівнює нулю, називають невагомістю.

У тривалому стані невагомості перебувають космонавти в космічному кораблі, коли його двигуни вимкнені.

При цьому космонавти разом з космічним кораблем рухаються під дією тільки сил тяжіння (з боку Землі, Місяця або яких-небудь інших космічних тіл).

Не тільки супутники...

...обертаються в цей час навколо Землі. За оцінками вчених, скопичилося понад 110 тисяч «сміттєвих» предметів розміром більше 1 см у діаметрі й 40 мільйонів предметів, розмір яких перевищує 1 мм. Це насамперед непрацюючі супутники, метале­ві частинки космічних апаратів, дрібні частинки, що утворили­ся в результаті згоряння ракетного палива. Тим часом металева порошинка діаметром усього 0,5 мм, що несеться зі швидкістю 10 км/с, здатна пробити скафандр космонавта. У 1983 р. лусочка фарби діаметром 0,2 мм надщербила вітрове скло американського «Шаттла». Якщо кількість сміття на орбіті Землі збільшувати­меться такими ж темпами, то до 2300 року жоден демтшй апарат не зможе вийти навіть на орбіту.

Читаємо класиків

От як описує К. Е. Ціолковський у своїй науково-фантастичній розповіді «На Весті» умови перебування людини на астероїді Веста, маса якого у 60000 разів менша за масу Землі: «На Землі я можу вільно нести одну людину такої ж ваги, як я. <...> На Весті з такою ж легкістю можу нести у ЗО разів більше, тобто 60 чоло­вік <...>. На Землі <...> я можу ще підстрибнути на 50 см. <...> На Весті таке ж зусилля дає стрибок на висоту в 30 разів більшу, тобто 30 м. Це — висота десятиповерхового будинку, величенної сосни або чималого пагорба. <...> гам легко перестрибувати через рови і ями шириною в чималу річку. Можна перестрибувати че­рез 15-метрові дерева і будинки. І це без розбігу».