Djeca su ponekad vrlo radoznala i ponekad postavljaju pitanja na koja je vrlo teško odgovoriti. Na primjer, zašto ljudi ne padaju s površine Zemlje? Na kraju krajeva, okrugla je, rotira se oko svoje ose, pa čak i kreće se u ogromnim prostranstvima svemira među ogromnim brojem zvijezda. Zašto, u isto vrijeme, čovjek može mirno hodati, sjediti na kauču i nimalo ne brinuti? Osim toga, neki narodi žive “naopačke”. Da, i sendvič koji je ispušten pada na zemlju, a ne leti u nebo. Možda nas nešto vuče na Zemlju i ne možemo sići?

Zašto ljudi ne padaju sa površine zemlje?

Ako je dijete počelo postavljati takva pitanja, onda mu možete reći o gravitaciji, ili na drugi način - o Zemljinoj privlačnosti. Na kraju krajeva, upravo ovaj fenomen uzrokuje da bilo koji objekt teži ka površini Zemlje. Zahvaljujući gravitaciji, osoba ne pada i ne leti.

Zemljina gravitacija omogućava stanovništvu planete da se slobodno kreće duž njene površine, podiže zgrade i sve vrste građevina, sanka se ili skija niz planinu. Zahvaljujući gravitaciji, objekti padaju dole umjesto da lete gore. Da biste to testirali u praksi, dovoljno je baciti loptu. Ionako će pasti na zemlju. Zato ljudi ne padaju s površine zemlje.

Ali šta je sa Mesecom?

Naravno, gravitacija ne dozvoljava da osoba padne sa Zemlje. Ali postavlja se još jedno pitanje - zašto Mjesec ne pada na njega? Odgovor je vrlo jednostavan. Mjesec se stalno kreće u orbiti naše planete. Ako se zaustavi, sigurno će pasti na površinu planete. Ovo se takođe može potvrditi malim eksperimentom. Da biste to učinili, zavežite konopac za maticu i odmotajte je. Kretaće se u vazduhu dok se ne zaustavi. Ako prestanete da se okrećete, onda će matica jednostavno pasti. Također je vrijedno napomenuti da je Mjesečeva gravitacija oko 6 puta slabija od Zemljine. Iz tog razloga se ovdje osjeća bestežinsko stanje.

svi imaju

Gotovo svi objekti imaju moć privlačenja: životinje, automobili, zgrade, ljudi, pa čak i namještaj. A osobu ne privlači druga osoba samo zato što je naša gravitacija dovoljno niska.

Sila privlačenja direktno zavisi od udaljenosti između pojedinačnih tela, kao i od njihove mase. Pošto osoba ima vrlo malo težine, ne privlače ga drugi predmeti, već Zemlja. Na kraju krajeva, njegova masa je mnogo veća. Zemlja je veoma velika. Masa naše planete je ogromna. Naravno, sila privlačenja je velika. Zbog toga su svi objekti privučeni Zemljom.

Kada je otkrivena gravitacija?

Djecu ne zanimaju dosadne činjenice. Ali priča o otkriću gravitacije je prilično čudna i smiješna. otkrio Isaac Newton. Naučnik je sjedio ispod drveta jabuke i razmišljao o svemiru. U tom trenutku mu je na glavu pao plod. Kao rezultat toga, naučnik je shvatio da svi predmeti padaju tačno dole, jer postoji privlačna sila. nastavio svoje istraživanje. Naučnik je otkrio da sila gravitacije zavisi od mase tela, kao i od udaljenosti između njih. To je i dokazao na velika udaljenost objekti ne mogu uticati jedni na druge. Tako je nastao zakon gravitacije.

Da li sve pada: mali eksperiment

Kako bi dijete bolje razumjelo zašto ljudi ne padaju s površine Zemlje, možete provesti mali eksperiment. Ovo će zahtijevati:

1. Karton.
2. Kup.
3. Voda.

Čaša mora biti napunjena tečnošću do samog ruba. Nakon toga, posudu treba pokriti kartonom kako zrak ne bi ušao unutra. Nakon toga, čašu treba okrenuti naopako, držeći karton rukom. Najbolje je eksperimentirati na sudoperu.

Šta se desilo? Karton i voda su ostali na mjestu. Činjenica je da u kontejneru apsolutno nema zraka. Karton i voda ne mogu savladati vanjski pritisak. Iz tog razloga oni ostaju na svojim mjestima.

gravitacija, ili gravitacija, je svojstvo koje posjeduju sva tijela i objekti, jer je gravitacija inherentno svojstvo materije (). Suština fenomena gravitacije je da sva tijela privlače druga tijela k sebi. Na primjer, Zemlja privlači sve što je na njoj i zato svaki predmet koji nema oslonac pada na Zemlju. Zahvaljujući sili gravitacije možemo hodati po Zemlji, a ne odletjeti u svemir. Da nije bilo gravitacije, tada bi sva voda prskala iz okeana, a vazduh bi odleteo u svemir.

Zemlja privlači i Mjesec, koji bi inače odavno odleteo.

Zašto onda mjesec ne padne na zemlju? I pala bi da je stajala mirno! Mjesec ne pada na Zemlju jer se stalno kreće – kruži oko Zemlje.

Zašto ne primjećujemo moć gravitacija u svakodnevnom životu, ako se sva tijela privlače? Poenta je da je gravitacija veoma slaba sila. Zavisi od dva faktora: mase objekata i udaljenosti između njih. Što je masa objekta manja, to je njegova gravitaciona sila slabija. Stoga je za tijela s malom masom jednostavno nevidljiva. Čak je i privlačnost tako velikog objekta kao što je Mount Everest samo 0,001% Zemljine gravitacije. Međusobna privlačnost dvoje ljudi prosječne težine s razmakom od 1 metar između njih ne prelazi 0,03 miligrama.

Tada je mi pričamošto se tiče planeta i zvijezda, njihova gravitacijska sila je već vrlo jaka, jer su milione i milijarde puta veće od nas samih i onoga što nas okružuje. Zato dugme koje se skida sa kaputa ne privlači osobu, već pada na zemlju, iako je bliže dugmetu nego zemlji - uostalom, masa Zemlje je neuporedivo veća od mase osoba.

Ovisnost gravitacije o udaljenosti očituje se u činjenici da što su objekti udaljeniji jedan od drugog, to su slabije privučeni jedni drugima.

Zakon univerzalne gravitacije otkrio je Isak Njutn, engleski fizičar, matematičar i astronom. On je prvi pogodio, a zatim i dokazao da je razlog koji uzrokuje pad kamena na Zemlju, kretanje Mjeseca oko Zemlje i planeta oko Sunca isti - to je gravitacijska sila koja djeluje između bilo kojeg tela Univerzuma.

Njutn je rekao da je bio potaknut da otkrije zakon univerzalne gravitacije posmatrajući jabuku koja je pala sa grane dok je šetao vrtom. I baš u to vreme radio je na zakonima kretanja, i već je znao da je jabuka pala pod uticajem Zemljine gravitacije. Znao je i da Mjesec ne visi samo na nebu, već se rotira u orbiti oko Zemlje, što znači da na njega djeluje neka vrsta sile koja ga sprječava da ispadne iz orbite i odleti u svemir. vanjski prostor. Tada mu je palo na pamet da je možda ista sila zbog koje i jabuka padne na zemlju i mjesec da ostane u orbiti oko Zemlje.

Značaj ovog otkrića za čovečanstvo je ogroman. Uz pomoć ovog zakona, astronomi određuju poziciju sa velikom tačnošću. nebeska tela na nebu za mnogo decenija koje dolaze i njihove putanje su izračunate. Zakon univerzalne gravitacije koristi se u proračunima kretanja umjetnih Zemljinih satelita i međuplanetarnih automatskih vozila. Koristeći zakon univerzalne gravitacije, možete izračunati masu planeta i njihovih satelita. Zakon univerzalne gravitacije objašnjava fenomene kao što su oseke i oseke.

Ali najupečatljiviji primjer uloge ovog zakona za nauku je priča o otkriću planete Neptun. Godine 1781. engleski astronom William Herschel otkrio je planetu Uran. Izračunata je njena orbita i sastavljena je tabela položaja ove planete za dugi niz godina. Međutim, provjera ove tabele pokazala je da se Uran ne kreće baš onako kako je izračunato. Naučnici su sugerirali da je odstupanje u kretanju Urana uzrokovano privlačenjem nepoznate planete, koja se nalazi još dalje od Sunca od Urana. Poznavajući odstupanja od izračunate putanje, Englez Adams i Francuz Leverrier su, koristeći zakon univerzalne gravitacije, izračunali položaj ove planete na nebu. Adams je ranije završio proračune, ali posmatrači kojima je izvijestio svoje rezultate nisu žurili s provjerom. U međuvremenu, Leverrier je, nakon što je završio svoje proračune, njemačkom astronomu Halleu pokazao mjesto gdje treba tražiti nepoznatu planetu. Već prve večeri, 28. septembra 1846., Hale je, uperivši teleskop na naznačeno mesto, otkrio nova planeta! Dali su joj ime Neptun. Bila je to prva planeta koja je otkrivena ne tokom posmatranja neba, već kao rezultat matematičkih proračuna (kako kažu, "na vrhu olovke"). Na isti način, Pluton je otkriven 1930. godine.

Čovječanstvo već dugo teži svemiru. Ali kako se dići sa zemlje? Šta je sprečilo čoveka da odleti do zvezda?

Kao što već znamo, to je spriječila zemaljska gravitacija, odnosno gravitacijska sila Zemlje - glavna prepreka svemirskim letovima.

Gravitacija

Sve fizička tijela lociran na Zemlji, podložan radnji zakon gravitacije . Prema ovom zakonu, svi se međusobno privlače, odnosno djeluju jedni na druge silom tzv gravitaciona sila ili gravitacija .

Veličina ove sile je direktno proporcionalna proizvodu masa tijela i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.

Budući da je masa Zemlje vrlo velika i znatno premašuje masu bilo kojeg materijalnog tijela koje se nalazi na njenoj površini, gravitacijska sila Zemlje je mnogo veća od gravitacijskih sila svih drugih tijela. Možemo reći da su u poređenju sa gravitacionom silom Zemlje generalno nevidljivi.

Zemlja privlači apsolutno sve. Koji god predmet da izbacimo, pod uticajem gravitacije, on će se sigurno vratiti na Zemlju. Kapi kiše padaju, voda teče sa planina, lišće pada sa drveća. Svaki predmet koji ispustimo također pada na pod umjesto na plafon.

Glavna prepreka svemirskim putovanjima

Zemljina gravitacija to ne dozvoljava aviona napusti zemlju. I nije ga lako savladati. Ali čovjek je to naučio.

Posmatrajmo loptu koja leži na stolu. Ako se otkotrlja sa stola, Zemljina gravitacija će uzrokovati da padne na pod. Ali ako uzmemo loptu i bacimo je silom u daljinu, ona neće pasti odmah, već nakon nekog vremena, opisujući putanju u zraku. Zašto je uspio savladati Zemljinu gravitaciju čak i za kratko vrijeme?

I evo šta se dogodilo. Primijenili smo silu na nju, dajući joj ubrzanje i lopta se počela kretati. I što više ubrzanja lopta dobije, to će njena brzina biti veća i dalje i više će moći da leti.

Zamislite top postavljen na vrhu planine iz kojeg se ispaljuje projektil A velika brzina. Takav projektil može letjeti nekoliko kilometara. Ali na kraju će projektil ipak pasti na tlo. Njegova putanja pod uticajem gravitacije ima zakrivljen izgled. Projektil B se ispaljuje iz topa većom brzinom. Putanja njegovog leta je izduženija i sletjet će mnogo dalje. Što je veća brzina projektila, njegova putanja postaje ispravnija i veća je udaljenost koju leti. I, konačno, pri određenoj brzini, putanja projektila C poprima oblik zatvorenog kruga. Projektil pravi jedan krug oko Zemlje, drugi, treći i više ne pada na Zemlju. Postaje veštački satelit Zemlje.

Naravno, niko ne šalje topovske granate u svemir. Ali svemirski brod, koji su dobili određenu brzinu, postaju sateliti Zemlje.

prva kosmička brzina

Koju brzinu treba da postigne svemirski brod da bi savladao Zemljinu gravitaciju?

Minimalna brzina koju objektu mora dati da bi se stavio u kružnu (geocentričnu) orbitu blizu Zemlje naziva se prva kosmička brzina .

Izračunajmo vrijednost ove brzine u odnosu na Zemlju.

Tijelo u orbiti je podvrgnuto gravitacijskoj sili usmjerenoj prema centru Zemlje. To je takođe centripetalna sila koja pokušava da povuče ovo telo na Zemlju. Ali tijelo ne pada na Zemlju, jer je djelovanje ove sile uravnoteženo drugom silom - centrifugalnom, koja pokušava da ga istisne. Izjednačavajući formule ovih sila, izračunavamo prvu kosmičku brzinu.

gdje m je masa objekta u orbiti;

M je masa Zemlje;

v1 - prvi svemirska brzina;

R je poluprečnik zemlje

G je gravitaciona konstanta.

M = 5,97 10 24 kg, R = 6 371 km. shodno tome, v1 ≈ 7,9 km/s

Vrijednost prve zemaljske kosmičke brzine ovisi o poluprečniku i masi Zemlje i ne ovisi o masi tijela stavljenog u orbitu.

Koristeći ovu formulu, možete izračunati prve kosmičke brzine za bilo koju drugu planetu. Naravno, razlikuju se od prve kosmičke brzine Zemlje, budući da nebeska tijela imaju različite polumjere i mase. Na primjer, prva kosmička brzina za Mjesec je 1680 km/s.

Umjetni Zemljin satelit izlazi u orbitu svemirska raketa, ubrzavajući do prve kosmičke brzine i iznad i savladavajući zemljinu gravitaciju.

Početak svemirskog doba

Prva svemirska brzina postignuta je u SSSR-u 4. oktobra 1957. Na današnji dan zemljani su čuli pozivne znakove prvog vještački satelit Zemlja. Lansiran je u orbitu uz pomoć svemirske rakete stvorene u SSSR-u. Bila je to metalna lopta sa antenama, teška samo 83,6 kg. A sama raketa je imala ogromnu snagu za to vreme. Zaista, da bi se u orbitu stavio samo 1 dodatni kilogram težine, težina same rakete morala se povećati za 250-300 kg. Ali poboljšanje dizajna raketa, motora i kontrolnih sistema ubrzo je omogućilo slanje mnogo težih svemirskih letelica u zemljinu orbitu.

Drugi svemirski satelit, lansiran u SSSR-u 3. novembra 1957. godine, već je težio 500 kg. Na brodu je bila složena naučna oprema i prvo živo biće - pas Lajka.

Svemirsko doba je počelo u istoriji čovečanstva.

Druga prostorna brzina

Pod uticajem gravitacije, satelit će se kretati horizontalno nad planetom u kružnoj orbiti. Neće pasti na površinu Zemlje, ali se neće ni preseliti na drugu, višu orbitu. A da bi on to mogao, treba mu dati drugu brzinu, koja se zove druga kosmička brzina . Ova brzina se zove parabolic, brzinom bijega , stopa oslobađanja . Dobivši takvu brzinu, tijelo će prestati biti satelit Zemlje, napustiti okolinu i postati satelit Sunca.

Ako je brzina tijela prilikom polaska sa Zemljine površine veća od prve kosmičke brzine, ali manja od druge, njegova orbita oko Zemlje će imati oblik elipse. I samo tijelo će ostati u orbiti blizu Zemlje.

Tijelo koje je, polazeći od Zemlje, dobilo brzinu jednaku drugoj kosmičkoj brzini, kretat će se po putanji koja ima oblik parabole. Ali ako ova brzina makar malo pređe vrijednost druge svemirske brzine, njena putanja će postati hiperbola.

Druga kosmička brzina, kao i prva, ima različito značenje za različita nebeska tela, jer zavisi od mase i poluprečnika ovog tela.

Izračunava se po formuli:

Između prve i druge kosmičke brzine, omjer je očuvan

Za Zemlju, druga izlazna brzina je 11,2 km/s.

Prvi put je raketa koja je savladala gravitaciju lansirana 2. januara 1959. godine u SSSR-u. Nakon 34 sata leta, prešla je orbitu Mjeseca i ušla u međuplanetarni prostor.

Druga svemirska raketa ka Mesecu lansirana je 12. septembra 1959. Tada su bile rakete koje su dospele na površinu Meseca i čak su izvršile meko sletanje.

Nakon toga, letjelica je otišla na druge planete.