Yerga yaqin joylashgan har qanday jismga tortishish kuchi ta'sir qiladi F, uning ta'sirida Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, jism tezlanish bilan harakatlana boshlaydi erkin tushish g. Shunday qilib, Yer bilan bog'langan mos yozuvlar tizimida massasi m bo'lgan har qanday jismga kuch ta'sir qiladi

P= m g,

chaqirdi tortishish kuchi.

Asosiy jismoniy qonunga ko'ra - Galileyning umumlashtirilgan qonuni, bir xil tortishish maydonidagi barcha jismlar bir xil tezlanish bilan tushadi. Binobarin, Yerning ma'lum bir joyida erkin tushishning tezlashishi barcha jismlar uchun bir xil bo'ladi. U Yer yuzasiga yaqin joyda kenglik oralig'ida o'zgarib turadi

Ekvatorda 9,780 m/s 2, qutblarda 9,832 m/s 2. Bu, bir tomondan, Yerning o'z o'qi atrofida bir kunlik aylanishi, ikkinchidan, Yerning tekisligi bilan bog'liq (Yerning ekvatorial va qutb radiusi mos ravishda 6378 va 6357 km). Qadriyatlardagi farqdan beri g kichik bo'lsa, amaliy masalalarni yechishda qo'llaniladigan erkin tushish tezlanishi 9,81 m/s 2 deb qabul qilinadi.

Agar biz Yerning o'z o'qi atrofida kunlik aylanishini e'tiborsiz qoldiradigan bo'lsak, unda tortishish kuchi va tortishish kuchi bir-biriga teng bo'ladi:

P = mg=F=GmM/R 2 ,

qayerda M - erning massasi; R- tana va er markazi orasidagi masofa. Ushbu formula tananing Yer yuzasida bo'lgan holati uchun berilgan.

Tana Yer yuzasidan h balandlikda joylashgan bo'lsin, r 0 - yerning radiusi, keyin

P = GmM / (R 0 +h) 2 ,

ya'ni tortishish kuchi Yer yuzasidan uzoqlashgan sari kamayadi.

Fizikada tana vazni tushunchasi ham qo'llaniladi. Tarozida tortish jismlar jismning Yer tomon tortishish ta'sirida tanani erkin tushishdan saqlaydigan tayanchga (yoki suspenziyaga) ta'sir qiladigan kuchini jismlar deb ataydi. Tananing og'irligi faqat tanadan boshqa tezlanish bilan harakatlansa paydo bo'ladi g, ya'ni tanaga tortish kuchidan tashqari boshqa kuchlar ham ta'sir qilganda. Jismning faqat tortishish kuchi ta'sirida harakat qiladigan holati holat deyiladi vaznsizlik.

Shunday qilib, tortishish har doim ishlaydi a og'irlik paydo bo'ladi faqat Shunday bo'lgan taqdirda, qachon tanada tortishish kuchidan tashqari, boshqa kuchlar ham mavjud buning natijasida jism g dan farqli tezlanish bilan harakat qiladi. Agar jism Yerning tortishish maydonida a tezlanish bilan harakat qilsa g, keyin bu tanaga qo'shimcha kuch qo'llaniladi N, shartni qondirish

N + P= m a.

Keyin tana vazni

R"=-N=P-m a=m g-m a= m( g-a),

ya'ni tana tinch holatda bo'lsa yoki to'g'ri chiziqda va bir xilda harakat qilsa, u holda a=0 va P"= m g. Agar tana tortishish maydonida erkin harakat qiladi har qanday yo'lda va har qanday yo'nalishda, keyin a=g va R"= 0, ya'ni tana vaznsiz bo'ladi. Masalan, kosmosda erkin harakatlanadigan kosmik kemalardagi jismlar vaznsizdir.

§ 24. Gravitatsion maydon va uning intensivligi

Nyutonning tortishish qonuni tortishish kuchining oʻzaro taʼsir qiluvchi jismlarning massalariga va ular orasidagi masofaga bogʻliqligini aniqlaydi, lekin bu oʻzaro taʼsir qanday amalga oshirilishini koʻrsatmaydi. Gravitatsiya o'zaro ta'sirlarning maxsus guruhiga kiradi. Gravitatsion kuchlar, masalan, o'zaro ta'sir qiluvchi jismlar joylashgan muhitga bog'liq emas. Gravitatsiya vakuumda ham mavjud.

Jismlar orasidagi tortishish o'zaro ta'siri yordamida amalga oshiriladi tortishish maydonlari, yoki tortishish maydoni. Bu maydon jismlar tomonidan hosil qilinadi va materiyaning mavjudligi shaklidir. Gravitatsion maydonning asosiy xususiyati shundaki, bu maydonga kiritilgan har qanday m massali jism tortishish kuchiga ta'sir qiladi, ya'ni.

F= m g. (24.1)

Vektor g ga bog'liq emas m va tortishish maydonining kuchi deyiladi. Gravitatsion maydon kuchi birlik massaning moddiy nuqtasiga maydondan ta'sir qiluvchi kuch bilan aniqlanadi va ta'sir qiluvchi kuch bilan yo'nalishda mos keladi. Tanglik bor quvvat xususiyati tortishish maydonlari.

Gravitatsion maydon deyiladi bir hil agar uning intensivligi barcha nuqtalarda bir xil bo'lsa va markaziy, agar maydonning barcha nuqtalarida intensivlik vektorlari bir nuqtada kesishgan to'g'ri chiziqlar bo'ylab yo'naltirilgan bo'lsa (A) harakatsiz har qanday inertial sanoq sistemasiga nisbatan (38-rasm).

Quvvat maydonini grafik tasvirlash uchun ishlatiladi kuch chiziqlari (kuchlanish chiziqlari). Maydon chiziqlari shunday tanlanadiki, maydon kuchi vektori maydon chizig'iga tangensial ta'sir qiladi.

Isaak Nyuton tabiatdagi har qanday jismlar orasida o'zaro tortishish kuchlari mavjudligini taklif qildi. Bu kuchlar deyiladi tortishish kuchlari yoki kuchlar tortishish kuchi . To'xtovsiz tortishish kuchi kosmosda o'zini namoyon qiladi, quyosh sistemasi va Yerda. Nyuton samoviy jismlarning harakat qonunlarini umumlashtirib, kuch quyidagiga teng ekanligini aniqladi:

,

O'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massalari qayerda va ular orasidagi masofa, proportsionallik koeffitsienti tortishish doimiysi deb ataladi. Gravitatsion konstantaning raqamli qiymati Kavendish tomonidan qo'rg'oshin sharlari orasidagi o'zaro ta'sir kuchini o'lchash yo'li bilan eksperimental ravishda aniqlandi. Natijada, universal tortishish qonuni shunday yangraydi: har qanday moddiy nuqtalar o'rtasida ularning massalari ko'paytmasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofa kvadratiga teskari proportsional bo'lgan, tutashtiruvchi chiziq bo'ylab harakat qiladigan o'zaro tortishish kuchi mavjud. bu nuqtalar.

Gravitatsion doimiyning fizik ma'nosi universal tortishish qonunidan kelib chiqadi. Agar , bo’lsa, ya’ni tortishish doimiysi har biri 1 kg bo’lgan ikkita jismni 1 m masofada tortadigan kuchga teng bo’lsa, son qiymati:. Umumjahon tortishish kuchlari tabiatdagi har qanday jismlar o'rtasida harakat qiladi, lekin ular katta massalarda (yoki hech bo'lmaganda jismlardan birining massasi katta bo'lsa) seziladi. Umumjahon tortishish qonuni faqat moddiy nuqtalar va sharlar uchun bajariladi (bu holda to'plarning markazlari orasidagi masofa masofa sifatida qabul qilinadi).

Umumjahon tortishish kuchining maxsus turi - jismlarni Yerga (yoki boshqa sayyoraga) tortish kuchi. Bu kuch deyiladi tortishish kuchi. Ushbu kuch ta'sirida barcha jismlar erkin tushish tezlanishiga ega bo'ladi. Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, demak, . Og'irlik kuchi har doim Yerning markaziga qaratilgan. Yer yuzasidan balandligiga qarab va geografik kenglik tananing holati, erkin tushishning tezlashishi turli qiymatlarga ega bo'ladi. Yer yuzasida va o'rta kengliklarda erkin tushish tezlanishi ga teng.

Texnologiya va kundalik hayotda tana vazni tushunchasi keng qo'llaniladi. Tana og'irligi - bu tananing tayanch yoki suspenziyani bosadigan kuchi tortishish kuchi sayyoraga (5-rasm). Tana vazni ko'rsatilgan. Og'irlik birligi Nyuton (N). Og'irligidan beri kuchiga teng, u bilan tana tayanchga ta'sir qiladi, keyin Nyutonning uchinchi qonuniga muvofiq, tananing og'irligi tayanchning reaktsiya kuchiga teng bo'ladi. Shuning uchun tananing og'irligini topish uchun tayanchning reaktsiya kuchi nimaga teng ekanligini aniqlash kerak.

Keling, tana tayanch bilan birga harakat qilmasa, vaziyatni ko'rib chiqaylik. Bunday holda, tayanchning reaktsiya kuchi va, demak, uning tanasi tortishish kuchiga teng (6-rasm):

Jismning vertikal yuqoriga qarab, tayanch bilan birga, tezlanish bilan harakatlanishida, Nyutonning ikkinchi qonuniga ko'ra, biz yozishimiz mumkin. (7-rasm, a).

Bu yerdan : o'qiga proyeksiyalangan .

Shuning uchun, tezlanish bilan vertikal yuqoriga qarab harakatlanayotganda, tananing og'irligi ortadi va formula bo'yicha topiladi. .

Tayanch yoki suspenziyaning tezlashtirilgan harakati natijasida tana vaznining ortishi deyiladi ortiqcha yuk. Haddan tashqari yukning ta'siri kosmonavtlar tomonidan parvoz paytida bo'lgani kabi seziladi kosmik raketa, va atmosferaning zich qatlamlariga kirganda kema sekinlashganda. Uchuvchilar, shuningdek, aerobatikani bajarishda va avtomobil haydovchilari qattiq tormozlash paytida ortiqcha yuklarni boshdan kechiradilar.

Agar tana vertikal ravishda pastga siljigan bo'lsa, unda shunga o'xshash fikrlashdan foydalanib, biz olamiz ; m g - N = m a ; ; , ya'ni tezlashuv bilan vertikal harakatlanayotganda og'irlik tortishish kuchidan kamroq bo'ladi (7-rasm, b).

Agar tana erkin tushib qolsa, unda bu holda .

Og'irligi nolga teng bo'lgan jismning holati deyiladi vaznsizlik. Samolyot yoki kosmik kemada vaznsizlik holati ularning harakat tezligining yo'nalishi va qiymatidan qat'i nazar, erkin tushish tezlashishi bilan harakatlanayotganda kuzatiladi. O'chirilganda er atmosferasidan reaktiv dvigatellar ustida kosmik kema faqat tortishish kuchi ta'sir qiladi. Bu kuch ta'sirida kosmik kema va undagi barcha jismlar bir xil tezlanish bilan harakat qiladi, shuning uchun kemada vaznsizlik holati kuzatiladi.