XVII asr bejiz buyuk astronomik kashfiyotlar asri deb atalmagan. Galiley, Kopernik, Tyxo Brahening uzoq muddatli kuzatishlari Iogannes Keplerga samoviy jismlarning harakat qonunlarini shakllantirish imkonini berdi. Sayyoralar nima uchun doimiy harakatda ekanliklari, ularning orbitada qolishlariga nima majbur qilishini va tortishish nima ekanligini tushuntirish uchun Isaak Nyuton daho kerak edi.

Daho gipotezalari

Isaak Nyuton o'zining harakat qonunlarini nazariya uchun emas, balki amalda qo'llash uchun shakllantirgan. Uzoq muddatli ma'lumotlarni umumlashtirish astronomik kuzatishlar va uning harakat qonunlari tufayli bu buyuk olim bir necha avlod olimlarini hayratda qoldirgan savolga javob bera oldi: "Sayyoralarni o'z orbitalarida nima ushlab turadi?" Darhaqiqat, Nyutondan oldin olimlar turli xil taxminlarni ilgari surdilar - kristalli sharlardan tortib magnit suyuqliklargacha. Nyutonning birinchi qonuni tufayli bir tekis to'g'ri chiziqli harakat uchun kuch kerak emasligi ma'lum bo'ldi. Bu kuch sayyoralarning egri orbita bo'ylab harakatlanishi uchun kerak. Agar Nyutonning ikkinchi qonunidan kuch formulasini qo'llasak, u tezlanish va massa ko'paytmasiga teng bo'ladi. Nyuton tezlanish ga teng bo'lishi kerak degan xulosaga keldi v 2/R. Shunday qilib, engilroq samoviy jism, masalan, Oy, og'irroq jism atrofida aylanadi, lekin hech qachon unga yaqinlashmaydi. Buni teginishdan aylanaga aylanaga tushish deb hisoblash mumkin. Aloqa nuqtasida tezlik doimiy yoki nolga teng bo'lishi mumkin, lekin tezlashuv doimo mavjud. Ko'rinadigan tezlanishsiz berilgan orbita bo'ylab doimiy harakat - bu Nyutonning sayyoralar harakati haqidagi savolga javobidir.

Attraktsion

Shunday qilib, Oy Yer atrofida, Yer esa - Quyosh atrofida, ma'lum bir kuchga bo'ysunadi. Nyutonning dahosi osmon jismlarining tortishish kuchini Yerning har bir aholisiga ma'lum bo'lgan tortishish kuchi bilan uyg'unlashtirganida namoyon bo'ldi. Afsonaga ko'ra, Nyutonni to'g'ri xulosalar chiqarishga uning boshiga tushgan oddiy olma sabab bo'lgan. Olma va Oyning Yerga tortilishi aynan bir xil qonunlar asosida tasvirlangan, deya xulosa qildi tadqiqotchi. Gravitatsiya ikkinchi nomini "og'irlik" degan ma'noni anglatuvchi "gravis" so'zidan oldi.

tortishish kuchi

Sayyoralar harakati qonunlarini umumlashtirib, Nyuton ularning o'zaro ta'sir kuchini quyidagi formula bilan hisoblash mumkinligini aniqladi:

Bu erda m 1 m 2 - o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massalari, R - ular orasidagi masofa va G - tortishish doimiysi deb ataladigan ma'lum bir mutanosiblik koeffitsienti. "Og'irlik" so'zi mutlaqo to'g'ri tanlangan, chunki u "og'irlik" so'zidan kelib chiqqan. Nyuton doimiysining aniq soni ma'lum emas edi, keyinchalik G qiymatini Kavendish aniqladi. Ko'rinib turibdiki, tortishish kuchining ta'siriga jismlarning massalari ta'sir qiladi va ular orasidagi masofa hisobga olinadi. Boshqa hech qanday omillar tortishish kuchiga ta'sir qila olmaydi.

Jozibadorlik qonunining ma'nosi

Bu qonun universaldir va massaga ega bo'lgan har qanday ikkita jismga nisbatan qo'llanilishi mumkin. Agar o'zaro ta'sir qiluvchi bir jismning massasi boshqasining massasidan ancha katta bo'lsa, biz tortishish kuchining maxsus holati haqida gapirishimiz mumkin, buning uchun "tortishish kuchi" maxsus atamasi mavjud. Ushbu kontseptsiya Yerdagi yoki boshqa tortishish kuchini hisoblaydigan muammolar uchun ishlatiladi samoviy jismlar. Agar Nyutonning ikkinchi qonuni formulasida tortishish kuchining qiymatini almashtirsak, F=ma qiymatini olamiz. Bu erda a - tortishishning tezlashishi, bu jismlarning bir-biriga moyil bo'lishiga olib keladi. Gravitatsion tezlanishdan foydalanishga oid masalalarda u odatda g harfi bilan belgilanadi. Nyuton o'zi ishlab chiqqan integral hisobdan foydalanib, to'pdagi tortishish kuchi doimo kattaroq jismning markazida to'planganligini matematik tarzda isbotladi. Olma-Yer juftligida tezlanish vektori yerning markaziga, Yer-Quyosh juftligida esa Quyoshga va hokazo.

Gravitatsiyaning kenglikka bog'liqligi

Yerdagi tortishish kuchi sayyora yuzasi ostidagi jismning balandligiga va tajriba o'tkaziladigan kenglikka bog'liq. Jismning balandligi R qiymatiga ta'sir qiladi, siz ko'rib turganingizdek, Yer yuzasidan qanchalik uzoqroq bo'lsa, g ning qiymati shunchalik kichik bo'ladi. Gravitatsiya va kenglik o'rtasidagi bog'liqlik Yer shar emas, balki geoid ekanligi bilan izohlanadi. U qutblarda biroz yassilangan. Shuning uchun Yerning markazidan ekvatorgacha va qutbgacha bo'lgan masofa har xil bo'ladi - 10% gacha. Ushbu nomuvofiqlik hisob-kitoblarni juda noqulay qiladi, masalan, transkontinental yuklarni hisoblash. Shuning uchun, 9,81 m / s 2 o'rta kengliklarda tortishish kuchining ko'rsatkichi sifatida asos olinadi.

Tana vazni

Kundalik hayotda tana vazni kabi tushuncha keng qo'llaniladi. Fizikada u P harfi bilan belgilanadi. Og'irlik - tananing tayanchga bosadigan kuchi. Kundalik kontseptsiyada vazn ko'pincha "massa" tushunchasi bilan almashtiriladi, garchi bular butunlay boshqacha miqdorlardir. Og'irlik kuchi qanday qiymatga ega bo'lishiga qarab, tananing og'irligi ham o'zgaradi. Misol uchun, Yer va Oydagi qo'rg'oshin qismining og'irligi har xil bo'ladi. Ammo massa Yerda ham, Oyda ham o'zgarishsiz qolmoqda. Bundan tashqari, ba'zi hollarda tana vazni nolga teng bo'lishi mumkin. Og'irlik - yo'nalishi bo'lgan kattalik, massa esa skalardir.

Ammo Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra, harakat reaktsiyaga, tananing og'irligiga tengdir kuchiga teng qo'llab-quvvatlovchi reaktsiyalar.

Oddiy tayanchning reaktsiya kuchini o'lchash juda qiyin bo'lganligi sababli, tanani buloqqa osib qo'yish va bu buloqning cho'zilish darajasini o'lchash orqali tajribani "aylantirish" mumkin. Bunday holda, prujinani yuk bilan cho'zuvchi kuch butunlay mantiqiy F = mg ga ega bo'ladi, bu erda m - massa, g - tezlanish. erkin tushish.

Haddan tashqari yuk

Agar prujinali yuk yuqoriga ko'tarilsa, unda tortishishning tezlashishi va ko'tarilish tezlashishi qarama-qarshi yo'nalishga yo'naltiriladi. Uni quyidagicha ifodalash mumkin: F = m(g+a). Gravitatsiya va shunga mos ravishda uning og'irligi ortadi.

Qo'shimcha tezlashtirish bilan bog'liq bo'lgan og'irlikni oshirish uchun maxsus atama mavjud - ortiqcha yuk. Haddan tashqari yukning ta'sirini har birimiz boshdan kechirganmiz, liftda ko'tarilish yoki samolyotda ko'tarilish. Kosmonavtlar va tovushdan tez uchuvchi samolyotlarning uchuvchilari o'zlarining samolyotlarini ko'tarish paytida juda kuchli yukni boshdan kechirishadi.

Og'irliksizlik

Jism tortishish yo'nalishi bo'yicha tezlashtirilganda, ya'ni bizning holatimizda pastga, F=m(g-a) bo'ladi. Shunday qilib, tananing vazni kamroq bo'ladi. Cheklovchi holatda, a=g va ular turli yo'nalishlarga yo'naltirilganda, biz nol og'irlik haqida gapirishimiz mumkin, ya'ni tana doimiy tezlikda tushadi. Jismning og'irligi nolga teng bo'lgan holatga vaznsizlik deyiladi. Biror kishi vaznsizlik holatini boshdan kechiradi kosmik kema dvigatellar o'chirilgan holda harakatlanayotganda. Og'irliksizlik kosmonavtlar va tovushdan tez uchadigan uchuvchilar uchun odatiy holdir.

Gravitatsiyaning ma'nosi

Gravitatsiya bo‘lmaganida, bizga tabiiy bo‘lib tuyulgan ko‘p narsalar ro‘y bermasdi – tog‘lardan qor ko‘chkilari tushmas, yomg‘ir yog‘mas, daryolar oqmasdi. Yer atmosferasi tortishish kuchi bilan saqlanadi. Taqqoslash uchun, Oy yoki Merkuriy kabi massasi kamroq bo'lgan sayyoralar o'z atmosferasini juda tez yo'qotib, qattiq kosmik nurlanish oqimiga qarshi himoyasiz qolishdi. Yer atmosferasi Yerda hayotning paydo bo'lishi, uning o'zgarishi va saqlanib qolishida hal qiluvchi rol o'ynadi.

Gravitatsiyadan tashqari Yerga Oyning tortishish kuchi ham ta'sir qiladi. Uning yaqin (kosmik miqyosda) qo'shniligi tufayli Yerda pasayish va oqimlar mavjud, qit'alar siljiydi va ko'plab biologik ritmlar oy taqvimiga to'g'ri keladi.

Shunday qilib, tortishish kuchi bezovta qiluvchi to'siq sifatida emas, balki tabiatning foydali va zarur qonuni sifatida qaralishi kerak.

Zamonaviy fizikaga ma'lum bo'lgan to'rtta asosiy o'zaro ta'sirlardan biri gravitatsiyaviy o'zaro ta'sirdir. Bu massaga ega bo'lgan har qanday ikkita jismning bir-birini o'ziga tortadigan kuch bilan, bu o'z massalarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va jismlar orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsional bo'lganligidadir. lotincha so'z gravitas "tortishish" deb tarjima qilingan. Og'irlik kuchi bu kuchlarning yig'indisidir tortishish kuchi va jismga ta'sir etuvchi markazdan qochma inertsiya kuchi.

Gravitatsiya harakati

Keling, tortishish kuchi qanday va nimaga ta'sir qilishini bilib olaylik? Yer massasining uning yuzasida yoki undan qisqa masofada joylashgan jismlarga tortish ta'siri "tortishish" deb ataladi. Og'irlik kuchi Yer yaqinida joylashgan jismlarning atomlariga, shuningdek, elektromagnit nurlanish. Yorug'lik va bu nurlanishning boshqa turlariga tortishishning ta'siri umumiy nisbiylik nazariyasi bilan tavsiflanadi.

Og'irlik kuchining aniq qiymatini hisoblashda, shuningdek, tortishish kuchi nima degan savolga javob berish uchun ular jismning Yerning massa markazigacha bo'lgan masofasini, shuningdek markazdan qochma kuchni hisobga oladi. yerning aylanishi (koriolis kuchi) tufayli tanaga ta'sir qiladi. Bunday nozik hisob-kitoblar, birinchi navbatda, kosmik loyihalarni tayyorlashda, shuningdek, aniq ilmiy tajribalarni bajarishda amalga oshiriladi.

Ko'p hollarda tortishish kuchini qanday topish mumkinligi haqidagi savolga javob berish uchun etarli bo'lgan taxminiy taxmin oddiy formuladan foydalanib topiladi: str = m *. g, bu erda str - tortishish vektori, m - tananing massasi va erkin tushish tezlanishi. Ushbu tezlanishning moduli odatda 9,8 m/s 2 ga teng qabul qilinadi.

Massa va vazn

Gravitatsiya, og'irlik va massa kabi atamalarni ishlatganda, odamlar ko'pincha bir qator noaniqliklarga yo'l qo'yadilar. Shunday qilib, tortishish ba'zan og'irlik bilan, og'irlik esa massa bilan aralashtiriladi. Keling, ushbu masalalarga oydinlik kiritaylik.

Gravitatsiya manbai Yer bo'lib, uning yuzasida joylashgan jismga ta'sir qiladi. Og'irlik - bu tananing tayanchga ta'sir qiladigan kuchi. Agar tana yerga suyangan bo'lsa, unda og'irlik uning erga ta'sir qiladigan kuchidir. Bu holatda (tana tinch holatda bo'lganda) Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra, og'irlik moduli tortishish moduliga teng bo'ladi.

Fizika doirasida massa tananing tortishish kuchining o'zaro ta'sir qilish qobiliyatining o'lchovidir (shuningdek, tananing inertsiyasining o'lchovi, ammo bu mavzuga hech qanday aloqasi yo'q). Va agar tortishish va og'irlik kuch birliklarida - Nyutonlarda o'lchansa, massa kilogrammda o'lchanadi.

Tarozilar ob'ektning og'irligini o'lchaydi. Shunga ko'ra, tanaga ta'sir qiluvchi tortishish kuchi nimaga teng ekanligini aniqlash uchun siz tanani tarozi ustiga qo'yishingiz va uni tinch qo'yishingiz mumkin. Shu bilan birga, og'irliklar shkalasi dam olish holatini hisobga olgan holda tananing massasini ko'rsatadigan tarzda gradatsiya qilinadi.

Agar siz tarozida turganingizda, barmoqlaringiz bilan chayqalishni boshlasangiz, tarozi ko'rsatkichlari o'zgarishini ko'rasiz. Buning sababi sizning vazningiz o'zgarib turadi. Shu bilan birga, sizning massangiz ham, sizga ta'sir qiluvchi tortishish kuchi ham o'zgarishsiz qoladi.

Og'irlik o'zgarishining aniqroq misoli - bu kosmonavtlar va uchuvchilarning g-kuchlari ular sodir bo'lganda. samolyot yerga nisbatan tezlanish bilan harakatlanadi. Shu bilan birga, yana uchuvchilarning massasi ham, vazni ham o'zgarmaydi.

Jismlar bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashganda, ularning tezligi o'zgarishi mumkin. Tana harakatni boshlashi, to'xtashi, harakat yo'nalishini o'zgartirishi mumkin. Shu bilan birga, biz ko'pincha jismlarning qaysi biri bu tanaga ta'sir qilganini eslatib o'tmaymiz. Biz shunchaki aytamizki, tananing tezligi kuch ta'sirida o'zgargan.

Kuch - bu bir jismning boshqasiga ta'sirini tavsiflovchi jismoniy miqdor.

Kuchning tanaga ta'sir qilishini ko'rsatadigan to'rtta ko'rsatkich mavjud.

1. Tananing tezlik qiymati o'zgarishi mumkin.

2. Tana yo'nalishini o'zgartirishi mumkin.

3. Tana hajmi o'zgarishi mumkin.

4. Tana shakli o'zgarishi mumkin.

Shuni esda tutingki, tezlik butun tanada o'zgarmas, faqat uning ba'zi qismlari uchun. Ammo bu tananing alohida qismlari orasidagi masofa o'zgarishini anglatadi, ya'ni uning hajmi va shakli o'zgaradi. Bu jarayon tananing deformatsiyasi deb ataladi.

Deformatsiya - bu tana zarralarining bir-biriga nisbatan harakati bilan bog'liq bo'lgan nisbiy holatining o'zgarishi.

Bundan tashqari, tezlik vektor miqdordir. Demak, tezlik kattaligining o'zgarishi ham, uning yo'nalishining o'zgarishi ham tezlik vektorining o'zgarishini bildiradi. Shuning uchun yuqorida sanab o'tilgan kuch ta'sirining barcha to'rtta belgisi bittaga qisqartirilishi mumkin.

Kuch ta'sirida butun tananing yoki uning qismlari tezligining o'zgarishi sodir bo'ladi.

Tananing gorizontal ravishda qanday tashlanishini ko'rib chiqing. Keling, to'pning traektoriyasi to'g'ri chiziq emasligiga e'tibor qarataylik va to'p tezligining qiymati doimiy bo'lib qolmaydi. Bu to'pga kuch ta'sir qilishini anglatadi. Bu qanday kuch?

Guruch. 2. Gorizontal otilgan to‘pning harakati kattaligi va yo‘nalishi o‘zgarib turadigan tezlikdagi harakatdir.

Yer yuzasida va unga yaqin joylashgan barcha jismlar Yerga tortiladi. Yer yuzasidan sakrab o'tayotgan odam, Yer yuzasidan ko'tarilgan ob'ekt, Yer ustida uchayotgan samolyot, sun'iy yo'ldosh, Yer atrofida orbitada harakatlanish va hatto Oy - bu jismlarning barchasi Yerga tortiladi. Ushbu tortishish kuchi tortishish deb ataladi.

Gravitatsiya - bu barcha jismlarni Yerga tortadigan kuch.

Turli jismlar Yerga har xil kuch bilan tortiladi. Jismning massasi qanchalik katta bo'lsa, unga ta'sir qiladigan tortishish kuchi shunchalik katta bo'ladi.

Kuch ko'p yoki kamroq bo'lishi mumkin. Demak, kuch fizik miqdordir. Bundan tashqari, kuchning yo'nalishi bor. Masalan, tortishish vertikal ravishda pastga (er sharining markaziga) yo'naltiriladi.

Guruch. 3. "Pastga" - Yerning markaziga yo'nalish

Demak, kuch vektor kattalikdir. U belgi bilan belgilanadi (dan Inglizcha so'z"kuch", ya'ni "kuch"). SI kuch birligi Nyuton (N) dir. Kuchni o'lchash birliklari va uni o'lchash uchun qurilma haqida ko'proq ma'lumot keyingi darslarda muhokama qilinadi.

Yer nafaqat barcha jismlarni o'ziga tortadi, balki barcha jismlar yerni o'ziga tortadi.

Kuniga ikki marta dengiz va okeanlarda to'lqinlar ko'tariladi. Ular to'lqinlar deb ataladi. Ularning paydo bo'lishining sababi Yer va uning tortishishidir suv qobig'i Oy.

Guruch. 4. To'lqinlar oy va Yerning suv qobig'ining o'zaro ta'siri bilan izohlanadi

Shunday qilib, barcha jismlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ushbu o'zaro ta'sirning o'lchovi bo'lgan kuchga kuch deyiladi tortishish kuchi.

Ingliz fizigi Isaak Nyuton koinotdagi barcha jismlar bir-biriga tortiladi, deb ta'kidladi. U, shuningdek, o'zaro ta'sir qiluvchi jismlarning massasi qanchalik ko'p bo'lsa, ular o'zaro ta'sir qilish kuchi shunchalik ko'p bo'lishini aniqladi. Nyuton shuningdek, jismlar orasidagi masofa qanchalik katta bo'lsa, ularning o'zaro ta'sir kuchi shunchalik kichik bo'lishini aniqladi.

Shunday qilib, tortishish kuchi maxsus holat tortishish kuchi.

Demak, jismlarning o'zaro ta'siri vektor yordamida tasvirlangan jismoniy miqdor bu kuch deb ataladi. Kuch butun tananing yoki uning qismlari tezligining o'zgarishiga sabab bo'ladi (ikkinchi holda, tana deformatsiyalanadi). Yer yuzasida yoki uning yaqinida joylashgan barcha jismlarga kuch turlaridan biri - tortishish kuchi ta'sir qiladi. Gravitatsiya universal tortishish kuchining ko'rinishlaridan biri bo'lib, uning xususiyatlarini Isaak Nyuton kashf etgan.

Adabiyotlar ro'yxati

1. Peryshkin A.V. Fizika. 7 hujayra - 14-nashr, stereotip. - M.: Bustard, 2010.

2. Peryshkin A.V. Fizikadan muammolar to'plami, 7-9-sinflar: 5-nashr, stereotip. - M: "Imtihon" nashriyoti, 2010 yil.

3. Lukashik V.I., Ivanova E.V. 7-9-sinflar uchun fizika bo'yicha vazifalar to'plami ta'lim muassasalari. - 17-nashr. - M .: Ta'lim, 2004 yil.

1. Raqamli ta'lim resurslarining yagona to'plami ().

2. Raqamli ta'lim resurslarining yagona to'plami ().

Uy vazifasi

Lukashik V.I., Ivanova E.V. 7 - 9 sinflar uchun fizikadan masalalar to'plami № 285–294