gravitatie, sau gravitatie, este o proprietate pe care o posedă toate corpurile și obiectele, deoarece gravitația este o proprietate inerentă a materiei (). Esența fenomenului gravitației este că toate corpurile atrag alte corpuri spre sine. De exemplu, Pământul atrage tot ce este pe el și de aceea orice obiect care nu are suport cade pe Pământ. Datorită forței gravitației, putem merge pe Pământ și nu zburăm în spațiu. Dacă nu ar exista gravitația, atunci toată apa ar stropi din oceane, iar aerul ar zbura în spațiul cosmic.

Pământul atrage și Luna, care altfel ar fi zburat cu mult timp în urmă.

Atunci de ce nu cade luna pe pământ? Și ar fi căzut dacă ar fi stat pe loc! Luna nu cade pe Pământ pentru că se mișcă în mod constant - se rotește în jurul Pământului.

De ce nu observăm puterea gravitatieîn viața de zi cu zi, dacă toate corpurile se atrag unele pe altele? Ideea este că gravitația este o forță foarte slabă. Depinde de doi factori: masa obiectelor și distanța dintre ele. Cu cât masa unui obiect este mai mică, cu atât forța gravitațională a acestuia este mai slabă. Prin urmare, pentru corpurile cu o masă mică, este pur și simplu invizibil. Chiar și atracția unui obiect atât de mare precum Muntele Everest reprezintă doar 0,001% din gravitația pământului. Atracția reciprocă a două persoane de greutate medie cu o distanță de 1 metru între ele nu depășește 0,03 miligrame.

Asta e cand vorbim despre planete și stele, forța lor gravitațională este deja foarte puternică, pentru că sunt de milioane și miliarde de ori mai mari decât noi înșine și ceea ce ne înconjoară. De aceea, un nasture care s-a desprins de o haină nu este atras de o persoană, ci cade la pământ, deși el este mai aproape de nasture decât de pământ - la urma urmei, masa Pământului este incomparabil mai mare decât masa de o persoana.

Dependența gravitației de distanță se manifestă prin faptul că, cu cât obiectele sunt mai îndepărtate unele de altele, cu atât sunt mai slab atrase unele de altele.

Legea gravitației universale a fost descoperită de Isaac Newton, un fizician, matematician și astronom englez. El a fost primul care a ghicit și apoi a dovedit că motivul care provoacă căderea unei pietre pe Pământ, mișcarea Lunii în jurul Pământului și a planetelor în jurul Soarelui este același - este forța gravitațională care acționează între oricare. corpurile Universului.

Newton a spus că a fost îndemnat să descopere legea gravitației universale observând un măr care a căzut dintr-o ramură în timp ce se plimba prin grădină. Și chiar în acest moment lucra la legile mișcării și știa deja că mărul a căzut sub influența gravitației Pământului. De asemenea, știa că Luna nu doar atârnă pe cer, ci se rotește pe orbită în jurul Pământului, ceea ce înseamnă că asupra ei acționează un fel de forță, care o împiedică să cadă din orbită și să zboare în spațiu. spațiul cosmic. Apoi i-a trecut prin minte că poate aceeași forță face ca atât mărul să cadă pe pământ, cât și luna să rămână pe orbită în jurul pământului.

Semnificația acestei descoperiri pentru omenire este enormă. Cu ajutorul acestei legi, astronomii determină poziția cu mare precizie. corpuri cerești pe cer pentru multe decenii viitoare și traiectorii lor sunt calculate. Legea gravitației universale este utilizată în calculele mișcării sateliților artificiali Pământului și a vehiculelor automate interplanetare. Folosind legea gravitației universale, puteți calcula masa planetelor și a sateliților lor. Legea gravitației universale explică fenomene precum fluxurile și refluxurile.

Dar cel mai frapant exemplu al rolului acestei legi pentru știință este povestea descoperirii planetei Neptun. În 1781, astronomul englez William Herschel a descoperit planeta Uranus. Orbita sa a fost calculată și un tabel cu pozițiile acestei planete a fost întocmit pentru mulți ani de acum înainte. Cu toate acestea, verificarea acestui tabel a arătat că Uranus nu se mișcă exact așa cum a fost calculat. Oamenii de știință au sugerat că deviația în mișcarea lui Uranus este cauzată de atracția unei planete necunoscute, situată și mai departe de Soare decât Uranus. Cunoscând abaterile de la traiectoria calculată, englezul Adams și francezul Leverrier, folosind legea gravitației universale, au calculat poziția acestei planete pe cer. Adams a finalizat calculele mai devreme, dar observatorii cărora le-a raportat rezultatele sale nu s-au grăbit să verifice. Între timp, Leverrier, după ce și-a terminat calculele, i-a indicat astronomului german Halle locul unde să caute o planetă necunoscută. Chiar în prima seară, 28 septembrie 1846, Halle, îndreptând telescopul spre locul indicat, a descoperit noua planeta! I-au numit Neptun. A fost prima planetă care a fost descoperită nu în timpul observațiilor cerului, ci ca rezultat al calculelor matematice (cum se spune, „pe vârful unui stilou”). În același mod, Pluto a fost descoperit în 1930.

Copiii sunt uneori foarte curioși și uneori pun întrebări la care este foarte greu de răspuns. De exemplu, de ce oamenii nu cad de pe suprafața Pământului? La urma urmei, este rotund, se rotește în jurul axei sale și chiar se mișcă în vastele întinderi ale Universului printre un număr imens de stele. De ce, în același timp, poate o persoană să meargă calmă, să stea pe canapea și să nu-și facă deloc griji? În plus, unele popoare trăiesc „cu susul în jos”. Da, și un sandviș care este aruncat cade la pământ și nu zboară spre cer. Poate ceva ne trage spre Pământ și nu ne putem desprinde?

De ce oamenii nu cad de pe suprafața pământului?

Dacă copilul a început să pună astfel de întrebări, atunci îi puteți spune despre gravitație sau într-un alt mod - despre atracția pământului. La urma urmei, acest fenomen este cel care face ca orice obiect să se străduiască spre suprafața Pământului. Datorită gravitației, o persoană nu cade și nu zboară.

Gravitația Pământului permite populației planetei să se deplaseze liber de-a lungul suprafeței sale, să ridice clădiri și tot felul de structuri, să coboare cu sania sau cu schiurile de pe munte. Datorită gravitației, obiectele cad în loc să zboare în sus. Pentru a testa acest lucru în practică, este suficient să aruncați mingea. Oricum va cădea la pământ. De aceea oamenii nu cad de pe suprafața pământului.

Dar cum rămâne cu Luna?

Desigur, gravitatie nu permite unei persoane să cadă de pe Pământ. Dar apare o altă întrebare - de ce nu cade Luna pe ea? Răspunsul este foarte simplu. Luna se mișcă constant pe orbita planetei noastre. Dacă se oprește, cu siguranță va cădea la suprafața planetei. Acest lucru poate fi verificat și făcând un mic experiment. Pentru a face acest lucru, legați o sfoară de nucă și desfășurați-o. Se va mișca în aer până când se oprește. Dacă nu te mai învârtești, atunci nuca va cădea pur și simplu. De asemenea, merită remarcat faptul că gravitația Lunii este de aproximativ 6 ori mai slabă decât gravitația pământului. Tocmai din acest motiv se simte imponderabilitate aici.

Toți au

Aproape toate obiectele au putere de atracție: animale, mașini, clădiri, oameni și chiar mobilier. Și o persoană nu este atrasă de o altă persoană doar pentru că gravitația noastră este suficient de scăzută.

Forța de atracție depinde direct de distanța dintre corpurile individuale, precum și de masa lor. Deoarece o persoană cântărește foarte puțin, este atrasă nu de alte obiecte, ci de Pământ. La urma urmei, masa sa este mult mai mare. Pământul este foarte mare. Masa planetei noastre este enormă. Desigur, forța de atracție este mare. Din această cauză, toate obiectele sunt atrase de Pământ.

Când a fost descoperită gravitația?

Copiii nu sunt interesați de fapte plictisitoare. Dar povestea descoperirii gravitației este destul de ciudată și amuzantă. a fost descoperit de Isaac Newton. Omul de știință s-a așezat sub un măr și s-a gândit la univers. În acel moment, un fruct i-a căzut pe cap. Ca urmare a acestui fapt, omul de știință și-a dat seama că toate obiectele cad exact în jos, deoarece există o forță atractivă. și-a continuat cercetările. Omul de știință a descoperit că forța gravitației depinde de masa corpurilor, precum și de distanța dintre ele. A dovedit că și pe distanta lunga obiectele nu se pot influența unele pe altele. Așa a apărut legea gravitației.

Se prăbușește totul: un mic experiment

Pentru ca un copil să înțeleagă mai bine de ce oamenii nu cad de pe suprafața Pământului, puteți efectua un mic experiment. Acest lucru va necesita:

1. Carton.
2. Ceașcă.
3. Apă.

Paharul trebuie umplut cu lichid până la refuz. După aceea, recipientul trebuie acoperit cu carton, astfel încât aerul să nu pătrundă înăuntru. După aceea, trebuie să întoarceți paharul cu susul în jos, în timp ce țineți cartonul cu mâna. Cel mai bine este să experimentați pe chiuvetă.

Ce s-a întâmplat? Cartonul și apa au rămas pe loc. Faptul este că în interiorul recipientului nu există absolut niciun aer. Cartonul și apa nu pot depăși presiunea aerului din exterior. Din acest motiv ei rămân la locul lor.

Omenirea se străduiește pentru spațiu de mult timp. Dar cum să cobori de la pământ? Ce l-a împiedicat pe om să zboare până la stele?

După cum știm deja, acest lucru a fost împiedicat de gravitația terestră sau de forța gravitațională a Pământului - principalul obstacol în calea zborurilor spațiale.

Gravitatie

Toate corpuri fizice situat pe Pământ, supus acțiunii Legea gravitației . Conform acestei legi, toți se atrag unul pe altul, adică acționează unul asupra celuilalt cu o forță numită forta gravitationala sau gravitatie .

Mărimea acestei forțe este direct proporțională cu produsul maselor corpurilor și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele.

Deoarece masa Pământului este foarte mare și depășește semnificativ masa oricărui corp material situat pe suprafața sa, forța gravitațională a Pământului este mult mai mare decât forțele gravitaționale ale tuturor celorlalte corpuri. Putem spune că, în comparație cu forța gravitațională a Pământului, acestea sunt în general invizibile.

Pământul atrage absolut totul. Orice obiect vom arunca, sub influența gravitației, cu siguranță se va întoarce pe Pământ. Picături de ploaie cad, apa curge din munți, frunze cad din copaci. Orice obiect pe care îl aruncăm cade și pe podea în loc de tavan.

Principalul obstacol în calea călătoriei în spațiu

Gravitația Pământului nu permite aeronave părăsi pământul. Și nu este ușor să-l depășești. Dar omul a învățat să o facă.

Să observăm mingea întinsă pe masă. Dacă se rostogolește de pe masă, gravitația Pământului îl va face să cadă pe podea. Dar dacă luăm mingea și o aruncăm cu forță în depărtare, atunci nu va cădea imediat, ci după ceva timp, descriind traiectoria în aer. De ce a reușit să învingă gravitația pământului chiar și pentru o perioadă scurtă de timp?

Și iată ce sa întâmplat. I-am aplicat o forță, conferind astfel accelerație și mingea a început să se miște. Și cu cât mingea primește mai multă accelerație, cu atât viteza sa va fi mai mare și cu atât va putea zbura din ce în ce mai departe.

Imaginează-ți un tun montat pe vârful unui munte, din care se trage un proiectil A de mare viteză. Un astfel de proiectil este capabil să zboare câțiva kilometri. Dar, în cele din urmă, proiectilul va cădea în continuare la pământ. Traiectoria sa sub influența gravitației are un aspect curbat. Proiectilul B este tras din tun cu o viteză mai mare. Traiectoria zborului său este mai alungită și va ateriza mult mai departe. Cu cât viteza proiectilului este mai mare, cu atât traiectoria acestuia devine mai dreaptă și distanța pe care o zboară este mai mare. Și, în sfârșit, la o anumită viteză, traiectoria proiectilului C ia forma unui cerc închis. Proiectilul face un cerc în jurul Pământului, altul, un al treilea și nu mai cade pe Pământ. Devine un satelit artificial al Pământului.

Desigur, nimeni nu trimite obuze de tun în spațiu. Dar nava spatiala, care au primit o anumită viteză, devin sateliți ai Pământului.

prima viteză cosmică

Ce viteză ar trebui să aibă o navă spațială pentru a depăși gravitația pământului?

Viteza minimă pe care trebuie să o acorde unui obiect pentru a-l pune pe o orbită circulară (geocentrică) apropiată de Pământ se numește prima viteză cosmică .

Să calculăm valoarea acestei viteze în raport cu Pământul.

Un corp aflat pe orbită este supus forței gravitaționale îndreptate spre centrul Pământului. Este, de asemenea, o forță centripetă care încearcă să tragă acest corp spre Pământ. Dar corpul nu cade pe Pământ, deoarece acțiunea acestei forțe este echilibrată de o altă forță - centrifugă, care încearcă să o împingă afară. Echivalând formulele acestor forțe, calculăm prima viteză cosmică.

Unde m este masa obiectului aflat pe orbită;

M este masa Pământului;

v1 - primul viteza spatiala;

R este raza pământului

G este constanta gravitațională.

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

Valoarea primei viteze cosmice terestre depinde de raza și masa Pământului și nu depinde de masa corpului pus pe orbită.

Folosind această formulă, puteți calcula primele viteze cosmice pentru orice altă planetă. Desigur, ele diferă de prima viteză cosmică a Pământului, deoarece corpurile cerești au raze și mase diferite. De exemplu, prima viteză cosmică a Lunii este de 1680 km/s.

Un satelit artificial Pământului intră pe orbită rachetă spațială, accelerând până la prima viteză cosmică și mai sus și depășind gravitația pământului.

Începutul erei spațiale

Prima viteză spațială a fost atinsă în URSS pe 4 octombrie 1957. În această zi, pământenii au auzit indicativele primului satelit artificial Pământ. A fost lansată pe orbită cu ajutorul unei rachete spațiale create în URSS. Era o bilă de metal cu antene, cântărind doar 83,6 kg. Și racheta în sine avea o putere enormă pentru acea vreme. Într-adevăr, pentru a pune pe orbită doar 1 kilogram suplimentar de greutate, greutatea rachetei în sine a trebuit să crească cu 250-300 kg. Dar îmbunătățirea designului de rachete, a motoarelor și a sistemelor de control a făcut în curând posibilă trimiterea unor nave spațiale mult mai grele pe orbita pământului.

Al doilea satelit spațial, lansat în URSS la 3 noiembrie 1957, cântărea deja 500 kg. La bord se afla echipamente științifice complexe și prima creatură vie - câinele Laika.

Era spațială a început în istoria omenirii.

A doua viteză spațială

Sub influența gravitației, satelitul se va deplasa orizontal peste planetă pe o orbită circulară. Nu va cădea la suprafața Pământului, dar nu se va deplasa nici pe o altă orbită mai înaltă. Și pentru ca el să poată face acest lucru, trebuie să i se dea o viteză diferită, care se numește a doua viteză cosmică . Această viteză se numește parabolic, viteza fugitivă , rata de eliberare . După ce a primit o astfel de viteză, corpul va înceta să mai fie un satelit al Pământului, va părăsi împrejurimile și va deveni un satelit al Soarelui.

Dacă viteza corpului când pornește de la suprafața Pământului este mai mare decât prima viteză cosmică, dar mai mică decât a doua, orbita sa apropiată de Pământ va avea forma unei elipse. Și corpul însuși va rămâne pe orbită apropiată de Pământ.

Un corp care, la pornirea de pe Pământ, a primit o viteză egală cu cea de-a doua viteză cosmică, se va deplasa pe o traiectorie care are forma unei parabole. Dar dacă această viteză depășește chiar puțin valoarea celei de-a doua viteze spațiale, traiectoria ei va deveni o hiperbolă.

A doua viteză cosmică, ca și prima, are o semnificație diferită pentru diferite corpuri cerești, deoarece depinde de masa și raza acestui corp.

Se calculează prin formula:

Între prima și a doua viteză cosmică, raportul este păstrat

Pentru Pământ, a doua viteză de evacuare este de 11,2 km/s.

Pentru prima dată, o rachetă care a învins gravitația a fost lansată pe 2 ianuarie 1959 în URSS. După 34 de ore de zbor, ea a traversat orbita Lunii și a intrat în spațiul interplanetar.

A doua rachetă spațială spre Lună a fost lansată pe 12 septembrie 1959. Apoi au fost rachete care au ajuns la suprafața Lunii și chiar au făcut o aterizare moale.

Ulterior, nava spațială a mers pe alte planete.