Një nga katër ndërveprimet themelore të njohura për fizikën moderne është ndërveprimi gravitacional. Ai qëndron në faktin se çdo dy trupa që kanë masë tërheqin njëri-tjetrin, me një forcë që është drejtpërdrejt proporcionale me produktin e këtyre masave të veta dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës midis trupave. fjalë latine gravitas përkthehet si "gravitet". Forca e gravitetit është shuma e forcave tërheqje gravitacionale dhe forca centrifugale e inercisë që vepron në trup.

Veprimi i gravitetit

Le të zbulojmë se si dhe mbi çfarë vepron forca e gravitetit? Efekti gravitacional i masës së Tokës në trupat që ndodhen në sipërfaqen e saj ose në një distancë të shkurtër prej saj quhet "gravitet". Forca e gravitetit vepron në atomet e trupave që ndodhen në afërsi të tokës, si dhe në rrezatimi elektromagnetik. Ndikimi i gravitetit në dritë dhe lloje të tjera të këtij rrezatimi përshkruhet nga teoria e përgjithshme e relativitetit.

Kur llogaritet vlera e saktë e forcës së gravitetit, si dhe për t'iu përgjigjur pyetjes se cila është forca e gravitetit, ata marrin parasysh distancën e objektit nga qendra e masës së Tokës, si dhe forcën centrifugale. që vepron në trup për shkak të rrotullimit të tokës (forca Coriolis). Llogaritje të tilla të shkëlqyera kryhen, para së gjithash, në përgatitjen e projekteve hapësinore, si dhe në kryerjen e eksperimenteve shkencore precize.

Për një vlerësim të përafërt, i cili është i mjaftueshëm, në shumicën e rasteve, për t'iu përgjigjur pyetjes se si të gjendet forca e gravitetit, gjendet duke përdorur një formulë të thjeshtë: str = m *. g, ku fillesa është vektori i gravitetit, m është masa e trupit, është nxitimi renie e lire. Moduli i këtij nxitimi zakonisht merret i barabartë me 9,8 m/s 2 .

Masa dhe pesha

Kur përdorin terma të tillë si graviteti, pesha dhe masa, njerëzit shpesh bëjnë një sërë pasaktësish. Pra, graviteti ndonjëherë ngatërrohet me peshën, dhe pesha me masën. Le t'i sqarojmë këto çështje.

Burimi i gravitetit është Toka, e cila vepron mbi një trup që ndodhet në sipërfaqen e saj. Pesha është forca me të cilën një trup vepron mbi një mbështetje. Nëse trupi qëndron në tokë, atëherë pesha është forca me të cilën ai vepron në tokë. Në këtë rast (kur trupi është në qetësi), sipas ligjit të tretë të Njutonit, moduli i peshës është i barabartë me modulin e gravitetit.

Në kuadrin e fizikës, masa është një masë e aftësisë së trupit për ndërveprim gravitacional (si dhe një masë e inercisë së trupit, por kjo nuk ka të bëjë fare me këtë temë). Dhe, nëse graviteti dhe pesha maten në njësi të forcës - Njuton, atëherë masa matet në kilogramë.

Peshoret matin peshën e një objekti. Prandaj, për të përcaktuar se me çfarë forca të gravitetit që vepron në trup është e barabartë, mund ta vendosni trupin në peshore dhe ta lini të qetë. Në të njëjtën kohë, peshorja e peshave është e shkallëzuar në atë mënyrë që të tregojë masën e trupit, duke marrë parasysh faktin që ai është në qetësi.

Nëse, duke qëndruar në peshore, filloni të lëkundni në gishtat e këmbëve, do të shihni se leximet e peshores ndryshojnë. Kjo për shkak se pesha juaj po ndryshon. Në të njëjtën kohë, si masa juaj ashtu edhe forca e gravitetit që vepron mbi ju mbeten të pandryshuara.

Një shembull më i dukshëm i ndryshimit të peshës janë forcat g të përjetuara nga kozmonautët dhe pilotët kur ata avion duke lëvizur me nxitim në raport me tokën. Në të njëjtën kohë, përsëri, as masa dhe as pesha e pilotëve nuk ndryshojnë.

Kur trupat ndërveprojnë me njëri-tjetrin, shpejtësia e tyre mund të ndryshojë. Trupi mund të fillojë të lëvizë, të ndalojë, të ndryshojë drejtimin e lëvizjes së tij. Në të njëjtën kohë, shpesh nuk përmendim se cili prej trupave ka pasur ndikim në këtë trup. Thjesht themi se shpejtësia e trupit ka ndryshuar nën ndikimin e forcës.

Forca është një sasi fizike që karakterizon veprimin e një trupi mbi një tjetër.

Ka katër indikacione se një forcë po vepron mbi një trup.

1. Vlera e shpejtësisë së trupit mund të ndryshojë.

2. Trupi mund të ndryshojë drejtimin.

3. Madhësia e trupit mund të ndryshojë.

4. Forma e trupit mund të ndryshojë.

Ju lutemi vini re se shpejtësia mund të mos ndryshojë për të gjithë trupin, por vetëm për disa nga pjesët e tij. Por kjo do të thotë se distanca midis pjesëve individuale të trupit ndryshon, domethënë ndryshon madhësia dhe forma e tij. Ky proces quhet deformim i trupit.

Deformimi është një ndryshim në pozicionin relativ të grimcave të trupit që shoqërohet me lëvizjen e tyre në lidhje me njëra-tjetrën.

Gjithashtu, shpejtësia është një sasi vektoriale. Prandaj, si një ndryshim në madhësinë e shpejtësisë ashtu edhe një ndryshim në drejtimin e saj nënkupton një ndryshim në vektorin e shpejtësisë. Prandaj, të katër shenjat e veprimit të forcës të listuara më sipër mund të reduktohen në një.

Nën veprimin e një force, ndodh një ndryshim në shpejtësinë e të gjithë trupit ose pjesëve të tij.

Konsideroni se si një trup hidhet horizontalisht. Le t'i kushtojmë vëmendje faktit që trajektorja e topit nuk është një vijë e drejtë dhe vlera e shpejtësisë së topit nuk mbetet konstante. Kjo do të thotë se një forcë po vepron mbi topin. Çfarë është kjo fuqi?

Oriz. 2. Lëvizja e një topi të hedhur horizontalisht është një lëvizje me një shpejtësi që ndryshon në madhësi dhe drejtim.

Të gjithë trupat që ndodhen në sipërfaqen e Tokës dhe afër saj tërhiqen nga Toka. Një person që kërcen mbi sipërfaqen e Tokës, një objekt i ngritur mbi sipërfaqen e Tokës, një aeroplan që fluturon mbi Tokë, satelit artificial, duke lëvizur në orbitë rreth Tokës, madje edhe Hënës - të gjithë këta trupa tërhiqen nga Toka. Forca e kësaj tërheqjeje quhet gravitacion.

Graviteti është forca me të cilën të gjithë trupat tërhiqen nga Toka.

Trupa të ndryshëm tërhiqen nga Toka me forcë të ndryshme. Sa më e madhe të jetë masa e një trupi, aq më e madhe është forca e gravitetit që vepron mbi të.

Forca mund të jetë pak a shumë. Prandaj, forca është një sasi fizike. Përveç kësaj, forca ka një drejtim. Për shembull, graviteti drejtohet vertikalisht poshtë (drejt qendrës së globit).

Oriz. 3. "Poshtë" është drejtimi drejt qendrës së Tokës

Prandaj, forca është një sasi vektoriale. Ai shënohet me simbolin (nga fjalë angleze"forcë", që do të thotë "forcë"). Njësia e forcës SI është Njutoni (N). Më shumë rreth njësive matëse të forcës dhe pajisjes për matjen e saj do të diskutohet në mësimet e mëposhtme.

Toka jo vetëm që tërheq të gjithë trupat drejt vetes, por të gjithë trupat e tërheqin tokën drejt vetes.

Dy herë në ditë, dallgët ngrihen në dete dhe oqeane. Ato quhen valë baticore. Arsyeja e shfaqjes së tyre është tërheqja e Tokës dhe e saj guaskë uji Hëna.

Oriz. 4. Baticat shpjegohen me ndërveprimin e hënës dhe guaskës ujore të Tokës

Pra, të gjithë trupat ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Forca që është masa e këtij bashkëveprimi quhet forcë gravitetit.

Fizikani anglez Isaac Newton argumentoi se të gjithë trupat në univers tërhiqen nga njëri-tjetri. Ai zbuloi gjithashtu se sa më e madhe të jetë masa e trupave që ndërveprojnë, aq më e madhe është forca me të cilën ata ndërveprojnë. Njutoni zbuloi gjithashtu se sa më e madhe të jetë distanca midis trupave, aq më e vogël është forca e ndërveprimit të tyre.

Pra forca e gravitetit është rast i veçantë forca e gravitetit.

Pra, bashkëveprimi i trupave përshkruhet duke përdorur vektorin sasi fizike që quhet forcë. Forca është shkaku i ndryshimit të shpejtësisë së të gjithë trupit ose pjesëve të tij (në rastin e dytë, trupi deformohet). Të gjithë trupat e vendosur në sipërfaqen e Tokës ose afër saj ndikohen nga një nga varietetet e forcës - forca e gravitetit. Graviteti është një nga manifestimet e forcës së gravitetit universal, vetitë e së cilës u zbuluan nga Isak Njutoni.

Bibliografi

1. Peryshkin A.V. Fizika. 7 qeliza - Botimi i 14-të, stereotip. - M.: Bustard, 2010.

2. Peryshkin A.V. Koleksioni i problemeve në fizikë, klasat 7 - 9: Botimi i 5-të, stereotip. - M: Shtëpia botuese "Provimi", 2010.

3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. Mbledhja e detyrave në fizikë për klasat 7 - 9 institucionet arsimore. - botimi i 17-të. - M .: Arsimi, 2004.

1. Një koleksion i vetëm i burimeve arsimore dixhitale ().

2. Një koleksion i vetëm i burimeve arsimore dixhitale ().

Detyre shtepie

Lukashik V.I., Ivanova E.V. Përmbledhje problemash në fizikë për klasat 7 - 9 Nr. 285–294

Shekulli i shtatëmbëdhjetë jo pa arsye quhet shekulli i zbulimeve të mëdha astronomike. Vëzhgimet afatgjata të Galileos, Kopernikut, Tycho Brahe-s bënë të mundur që Johannes Kepler të formulonte ligjet e lëvizjes së trupave qiellorë. U desh një gjeni, Isaac Newton, për të shpjeguar pse planetët janë në lëvizje të përhershme, çfarë i bën ata të qëndrojnë në orbitën e tyre dhe çfarë është graviteti.

Hipotezat e gjeniut

Isak Njutoni formuloi ligjet e tij të lëvizjes jo për teori, por për zbatim praktik. Përmbledhja e të dhënave afatgjata vëzhgimet astronomike dhe falë ligjeve të tij të lëvizjes, ky shkencëtar i madh ishte në gjendje t'i përgjigjej pyetjes që habiti më shumë se një brez shkencëtarësh: "Çfarë i mban planetët në orbitat e tyre?" Në të vërtetë, para Njutonit, shkencëtarët parashtruan supozime të ndryshme - nga sferat kristalore te lëngjet magnetike. Falë ligjit të parë të Njutonit, u bë e qartë se forca nuk nevojitet për lëvizje drejtvizore uniforme. Forca është e nevojshme për t'i bërë planetët të lëvizin në një orbitë të lakuar. Nëse zbatojmë formulën e forcës nga ligji i dytë i Njutonit, atëherë ajo do të jetë e barabartë me produktin e nxitimit dhe masës. Njutoni arriti në përfundimin se nxitimi duhet të jetë i barabartë me v 2/R. Pra, një trup qiellor më i lehtë, Hëna për shembull, do të rrotullohet rreth një trupi më të rëndë, por nuk do t'i afrohet kurrë. Kjo mund të mendohet si rënie nga një tangjente në një rreth në vetë rrethin. Në pikën e kontaktit, shpejtësia mund të jetë konstante ose e barabartë me zero, por nxitimi është gjithmonë i pranishëm. Lëvizja e vazhdueshme përgjatë një orbite të caktuar pa mungesë të nxitimit të dukshëm - kjo është përgjigjja e Njutonit për pyetjen e lëvizjes së planetëve.

Tërheqje

Pra, Hëna lëviz rreth Tokës, dhe Toka - rreth Diellit, duke iu bindur një force të caktuar. Gjeniu i Njutonit u shfaq në faktin se ai kombinoi forcën e tërheqjes së trupave qiellorë me forcën e gravitetit, e cila është e njohur për çdo banor të Tokës. Ekziston një legjendë që Njutoni u nxit në përfundimet e sakta nga një mollë e zakonshme që i ra në kokë. Tërheqja e një mollë dhe e Hënës drejt Tokës përshkruhet saktësisht sipas të njëjtave ligje, përfundoi studiuesi. Graviteti mori emrin e tij të dytë nga fjala "gravis", që do të thotë "peshë".

gravitetit

Duke përmbledhur ligjet e lëvizjes planetare, Njutoni zbuloi se forca e bashkëveprimit të tyre mund të llogaritet me formulën:

Ku m 1 m 2 janë masat e trupave që ndërveprojnë, R është distanca ndërmjet tyre dhe G është një koeficient i caktuar proporcionaliteti, i quajtur konstanta gravitacionale. Fjala "gravitet" është zgjedhur absolutisht saktë, sepse vjen nga fjala "peshë". Numri i saktë i konstantës së Njutonit nuk dihej; shumë më vonë, vlera e G u vendos nga Cavendish. Mund të shihet se veprimi i forcës së tërheqjes ndikohet nga masat e trupave dhe merret parasysh distanca ndërmjet tyre. Asnjë faktor tjetër nuk mund të ndikojë në forcën e tërheqjes.

Kuptimi i ligjit të tërheqjes

Ky ligj është universal dhe mund të zbatohet për çdo dy trupa që kanë masë. Në rastin kur masa e një trupi ndërveprues është shumë më e madhe se masa e një tjetri, mund të flasim për një rast të veçantë të forcës gravitacionale, për të cilën ekziston një term i veçantë "forcë gravitacionale". Ky koncept përdoret për problemet që llogaritin forcën e gravitetit në Tokë apo të tjera trupat qiellorë. Nëse e zëvendësojmë vlerën e gravitetit në formulën e ligjit të dytë të Njutonit, marrim vlerën F=ma. Këtu a është nxitimi i gravitetit, i cili bën që trupat të priren drejt njëri-tjetrit. Në problemet që përfshijnë përdorimin e nxitimit gravitacional, zakonisht shënohet me shkronjën g. Duke përdorur llogaritjen integrale që zhvilloi, Njutoni vërtetoi matematikisht se forca e gravitetit në një top është gjithmonë e përqendruar në qendër të një trupi më të madh. Në çiftin mollë-tokë, vektori i nxitimit drejtohet drejt qendrës së tokës, në çiftin Tokë-Diell drejtohet drejt Diellit etj.

Varësia e gravitetit nga gjerësia gjeografike

Forca e gravitetit në Tokë varet nga lartësia e trupit nën sipërfaqen e planetit dhe nga gjerësia gjeografike në të cilën kryhet eksperimenti. Lartësia e trupit ndikon në vlerën e R, siç mund ta shihni, sa më larg të jetë distanca nga sipërfaqja e Tokës, aq më e vogël është vlera e g. Marrëdhënia midis gravitetit dhe gjerësisë gjeografike shpjegohet me faktin se Toka nuk është një sferë, por një gjeoid. Është pak e rrafshuar në shtylla. Prandaj, distanca nga qendra e Tokës në ekuator dhe në poli do të jetë e ndryshme - deri në 10%. Kjo mospërputhje i bën llogaritjet shumë të papërshtatshme, për shembull, llogaritjet e mallrave transkontinentale. Prandaj, baza merret si një tregues i forcës së tërheqjes në gjerësi mesatare prej 9.81 m / s 2.

Pesha e trupit

Në jetën e përditshme, një koncept i tillë si pesha e trupit përdoret gjerësisht. Në fizikë, ajo shënohet me shkronjën P. Pesha është forca me të cilën trupi shtyp në mbështetje. Në konceptin e përditshëm, pesha shpesh zëvendësohet nga koncepti i "masës", megjithëse këto janë sasi krejtësisht të ndryshme. Varësisht se çfarë vlere merr forca e gravitetit, ndryshon edhe pesha e trupit. Për shembull, pesha e një pjese plumbi në Tokë dhe në Hënë do të jetë e ndryshme. Por masa mbetet e pandryshuar si në Tokë ashtu edhe në Hënë. Përveç kësaj, në raste të caktuara, pesha e trupit mund të jetë zero. Pesha është një sasi që ka një drejtim, dhe masa është një shkallë.

Por meqenëse, sipas ligjit të tretë të Njutonit, veprimi është i barabartë me reagimin, peshën e trupit e barabartë me forcën reagimet mbështetëse.

Meqenëse forca e reagimit të një suporti të thjeshtë është mjaft e vështirë për t'u matur, eksperimenti mund të "përmbyset" duke varur një trup në një susta dhe duke matur shkallën e shtrirjes së kësaj suste. Në këtë rast, forca që shtrin sustën me ngarkesën do të ketë një F=mg plotësisht logjike, ku m është masa, dhe g është nxitimi i rënies së lirë.

Mbingarkesa

Nëse ngarkesa me një sustë ngrihet lart, atëherë nxitimi i gravitetit dhe nxitimi i ngritjes do të drejtohen në drejtime të kundërta. Mund të paraqitet si më poshtë: F = m(g+a). Graviteti, dhe në përputhje me rrethanat, pesha e tij, rritet.

Ekziston një term i veçantë për rritjen e peshës që shoqërohet me përshpejtim shtesë - mbingarkesë. Efekti i mbingarkesës është përjetuar nga secili prej nesh, duke u ngritur në ashensor ose duke u ngritur në një aeroplan. Kozmonautët dhe pilotët e avionëve supersonikë përjetojnë një mbingarkesë veçanërisht të fortë gjatë ngritjes së avionit të tyre.

Papeshë

Kur trupi përshpejtohet në drejtim të gravitetit, pra poshtë në rastin tonë, atëherë F=m(g-a). Pra, pesha e trupit zvogëlohet. Në rastin kufizues, kur a=g dhe drejtohen në drejtime të ndryshme, mund të flasim për peshë zero, domethënë trupi bie me shpejtësi konstante. Gjendja në të cilën pesha e një trupi është zero quhet papeshë. Një person përjeton një gjendje pa peshë në anije kozmike kur lëviz me motorët e fikur. Papesha është një kusht i zakonshëm për astronautët dhe pilotët që fluturojnë me avion supersonik.

Kuptimi i gravitetit

Pa gravitetin, nuk do të kishin ndodhur shumë gjëra që na duken të natyrshme - nuk do të kishin zbritur ortekët nga malet, nuk do të kishin rënë shi, nuk do të kishin rrjedhur lumenj. Atmosfera e Tokës mbahet nga graviteti. Në krahasim, planetët me më pak masë, si Hëna ose Mërkuri, humbën atmosferën e tyre shumë shpejt dhe mbetën të pambrojtur ndaj rrjedhës së rrezatimit të fortë kozmik. Atmosfera e Tokës luajti një rol vendimtar në shfaqjen e jetës në Tokë, modifikimin dhe ruajtjen e saj.

Përveç gravitetit, Toka ndikohet nga forca e gravitetit të Hënës. Për shkak të fqinjësisë së saj të ngushtë (në një shkallë kozmike), në Tokë ka zbatica dhe rrjedha, zhvendosje të kontinenteve dhe shumë ritme biologjike përkojnë me kalendarin hënor.

Kështu, forca e gravitetit nuk duhet të konsiderohet si një pengesë e bezdisshme, por si një ligj i dobishëm dhe i domosdoshëm i natyrës.