Në këtë paragraf, ne do t'ju kujtojmë për forcën e gravitetit, nxitimin centripetal dhe peshën e trupit.
Çdo trup në planet ndikohet nga graviteti i Tokës. Forca me të cilën Toka tërheq çdo trup përcaktohet nga formula
Pika e aplikimit është në qendër të gravitetit të trupit. Graviteti tregon gjithmonë drejt poshtë.
Forca me të cilën një trup tërhiqet nga Toka nën veprimin e fushës gravitacionale të Tokës quhet nga graviteti. Sipas ligjit gravitacioni universal në sipërfaqen e tokës (ose afër kësaj sipërfaqeje), një trup me masë m vepron mbi një forcë të gravitetit
F t = GMm / R 2
ku M është masa e Tokës; R është rrezja e Tokës.
Nëse vetëm graviteti vepron në trup dhe të gjitha forcat e tjera janë të balancuara reciproke, trupi bën një rënie të lirë. Sipas ligjit të dytë të Njutonit dhe formulës F t = GMm / R 2 moduli i nxitimit renie e lire g gjendet me formulë
g = F t / m = GM / R 2.
Nga formula (2.29) rezulton se nxitimi i gravitetit nuk varet nga masa m e trupit që bie, d.m.th. për të gjithë trupat në një vend të caktuar në Tokë, është e njëjtë. Nga formula (2.29) rezulton se Ft = mg. Në formë vektoriale
F t = mg
Në § 5 u vu re se meqenëse Toka nuk është një sferë, por një elipsoid i revolucionit, rrezja e saj polare është më e vogël se ajo ekuatoriale. Nga formula F t = GMm / R 2 shihet se për këtë arsye forca e rëndesës dhe nxitimi i gravitetit të shkaktuar prej saj në pol është më i madh se në ekuator.
Forca e gravitetit vepron në të gjithë trupat në fushën gravitacionale të Tokës, por jo të gjithë trupat bien në Tokë. Kjo për faktin se lëvizja e shumë trupave pengohet nga trupa të tjerë, p.sh., mbështetëset, fijet varëse etj. Trupat që kufizojnë lëvizjen e trupave të tjerë quhen lidhjet. Nën veprimin e gravitetit, lidhjet deformohen dhe forca e reagimit të lidhjes së deformuar sipas ligjit të tretë të Njutonit balancon forcën e gravitetit.
Përshpejtimi i gravitetit ndikohet nga rrotullimi i Tokës. Ky ndikim shpjegohet si më poshtë. Sistemet e referencës të lidhura me sipërfaqen e Tokës (përveç dy që lidhen me polet e Tokës) nuk janë, në mënyrë rigoroze, sisteme referimi inerciale - Toka rrotullohet rreth boshtit të saj, dhe me të lëviz në rrathë me nxitim centripetal dhe sisteme të tilla referimi. Kjo jo-inerci e kornizave të referencës manifestohet, veçanërisht, në faktin se vlera e nxitimit për shkak të gravitetit rezulton të jetë e ndryshme në vende te ndryshme Toka dhe varet nga gjerësia gjeografike të vendit ku ndodhet korniza e referencës e lidhur me Tokën, në raport me të cilin përcaktohet nxitimi i gravitetit.
Matjet e kryera në gjerësi të ndryshme kanë treguar se vlerat numerike të nxitimit për shkak të gravitetit ndryshojnë pak nga njëra-tjetra. Prandaj, me llogaritjet jo shumë të sakta, mund të neglizhohet joinercia e kornizave të referencës që lidhen me sipërfaqen e Tokës, si dhe ndryshimi në formën e Tokës nga ajo sferike, dhe të supozohet se nxitimi i gravitetit kudo në Tokë. është i njëjtë dhe i barabartë me 9,8 m/s 2.
Nga ligji i gravitetit universal rezulton se forca e gravitetit dhe nxitimi i gravitetit të shkaktuar prej tij zvogëlohen me rritjen e distancës nga Toka. Në një lartësi h nga sipërfaqja e Tokës, moduli i nxitimit të rënies së lirë përcaktohet nga formula
g = GM / (R + h) 2.
U zbulua se në një lartësi prej 300 km mbi sipërfaqen e Tokës, përshpejtimi i gravitetit është më i vogël se në sipërfaqen e Tokës me 1 m / s2.
Rrjedhimisht, afër Tokës (deri në lartësi prej disa kilometrash), forca e gravitetit praktikisht nuk ndryshon, dhe për këtë arsye rënia e lirë e trupave pranë Tokës është lëvizje e përshpejtuar në mënyrë uniforme.
Pesha e trupit. Papeshë dhe mbingarkesë
Forca në të cilën, për shkak të tërheqjes ndaj Tokës, trupi vepron në mbështetjen ose pezullimin e tij quhet pesha e trupit. Ndryshe nga graviteti, i cili është forca gravitacionale e aplikuar në një trup, pesha është një forcë elastike e aplikuar në një mbështetje ose pezullim (d.m.th., një lidhje).
Vëzhgimet tregojnë se pesha e trupit P, e përcaktuar në një ekuilibër sustë, është e barabartë me forcën e rëndesës F t që vepron mbi trup vetëm nëse ekuilibri me trupin është në qetësi në raport me Tokën ose lëviz në mënyrë të njëtrajtshme dhe drejtvizore; Në këtë rast
P = F t = mg.
Nëse trupi lëviz me nxitim, atëherë pesha e tij varet nga vlera e këtij nxitimi dhe nga drejtimi i tij në raport me drejtimin e nxitimit të gravitetit.
Kur trupi është i pezulluar në një ekuilibër sustë, mbi të veprojnë dy forca: forca e rëndesës F t = mg dhe forca elastike F yp e sustës. Nëse, në këtë rast, trupi lëviz vertikalisht lart ose poshtë në lidhje me drejtimin e nxitimit të rënies së lirë, atëherë shuma vektoriale e forcave F t dhe F yn jep rezultatin, duke shkaktuar që trupi të përshpejtohet, d.m.th.
F t + F paketë = ma.
Sipas përkufizimit të mësipërm të konceptit të "peshës", mund të shkruani se P = -F yп. Nga formula: F t + F paketë = ma. duke marrë parasysh se F T = mg, rrjedh se mg-ma = -F yп ... Prandaj, P = m (g-a).
Forcat F t dhe F yn drejtohen përgjatë një vije të drejtë vertikale. Prandaj, nëse nxitimi i trupit a drejtohet poshtë (d.m.th. përkon në drejtimin me nxitimin e gravitetit g), atëherë moduli
P = m (g-a)
Nëse nxitimi i trupit drejtohet lart (d.m.th., i kundërt me drejtimin e nxitimit të gravitetit), atëherë
P = m = m (g + a).
Rrjedhimisht, pesha e një trupi nxitimi i të cilit përkon në drejtim me nxitimin e gravitetit është më i vogël se pesha e një trupi në qetësi dhe pesha e një trupi nxitimi i të cilit është i kundërt me drejtimin e nxitimit të rënies së lirë është më i madh se pesha e trupit në pushim. Rritja e peshës trupore e shkaktuar nga lëvizja e përshpejtuar e tij quhet mbingarkesë.
Në rënie të lirë, a = g. Nga formula: P = m (g-a)
rrjedh se në këtë rast P = 0, domethënë nuk ka peshë. Rrjedhimisht, nëse trupat lëvizin vetëm nën veprimin e gravitetit (d.m.th., bien lirshëm), ata janë në gjendje pa peshë. Një tipar karakteristik kjo gjendje është mungesa e deformimeve në trupat që bien lirisht dhe streset e brendshme, të cilat shkaktohen nga forca e gravitetit në trupat në qetësi. Arsyeja e mungesës së peshës së trupave është se forca e gravitetit i jep përshpejtime të barabarta një trupi që bie lirisht dhe mbështetja (ose pezullimi i tij).
Graviteti është forca me të cilën një trup tërhiqet në Tokë për shkak të gravitetit. Forca e gravitetit bën që të gjithë trupat, mbi të cilët nuk veprojnë forca të tjera, të lëvizin poshtë me nxitimin e rënies së lirë, g. Të gjithë trupat në Univers tërhiqen nga njëri-tjetri, dhe sa më e madhe të jetë masa e tyre dhe sa më afër të jenë të vendosura, aq më e fortë është tërheqja. Për të llogaritur forcën e gravitetit, pesha e trupit duhet të shumëzohet me një faktor të shënuar me shkronjën g, e cila është afërsisht e barabartë me 9.8 N / kg. Kështu, forca e gravitetit llogaritet me formulë
Forca e gravitetit është afërsisht e barabartë me forcën e tërheqjes gravitacionale në Tokë (ndryshimi midis gravitetit dhe forcës gravitacionale është për shkak të faktit se korniza e referencës e lidhur me Tokën nuk është plotësisht inerciale).
Forca e fërkimit.
Forca e fërkimit - Forca që lind në vendin e kontaktit të trupave dhe pengon lëvizjen e tyre relative. Drejtimi i forcës së fërkimit është i kundërt me drejtimin e lëvizjes.
Bëhet dallimi midis forcës së fërkimit statik dhe forcës së fërkimit rrëshqitës. Nëse trupi rrëshqet në ndonjë sipërfaqe, lëvizja e tij pengohet forca e fërkimit rrëshqitës.
, ku N A është forca e reagimit të suportit, a μ - koeficienti i fërkimit të rrëshqitjes. Koeficient μ varet nga materiali dhe cilësia e përpunimit të sipërfaqeve kontaktuese dhe nuk varet nga pesha e trupit. Koeficienti i fërkimit përcaktohet në mënyrë empirike.
Forca rrëshqitëse e fërkimit drejtohet gjithmonë në kundërshtim me lëvizjen e trupit. Kur drejtimi i shpejtësisë ndryshon, edhe drejtimi i forcës së fërkimit ndryshon.
Forca e fërkimit fillon të veprojë në trup kur ata përpiqen ta lëvizin atë. Nëse një forcë e jashtme F më pak punë μN, atëherë trupi nuk do të lëvizë - fillimi i lëvizjes, siç thonë ata, pengohet nga forca statike e fërkimit . Trupi do të fillojë të lëvizë vetëm kur një forcë e jashtme F tejkalon vlerën maksimale që mund të ketë forca statike e fërkimit
Fërkimi i pushimit - forca e fërkimit që pengon shfaqjen e lëvizjes së një trupi në sipërfaqen e një tjetri. Në disa raste, fërkimi është i dobishëm (pa fërkim do të ishte e pamundur që një person, kafshë, makina, trena etj. të ecnin në tokë), në raste të tilla, fërkimi rritet. Por në raste të tjera, fërkimi është i dëmshëm. Për shembull, për shkak të tij, pjesët e fërkimit të mekanizmave konsumohen, karburanti i tepërt konsumohet në transport, etj. Pastaj ata luftojnë fërkimin duke aplikuar lubrifikant ose duke zëvendësuar rrëshqitjen me rrotullimin.
Forcat e fërkimit nuk varen nga koordinatat e pozicionit relativ të trupave, ato mund të varen nga shpejtësia e lëvizjes relative të trupave kontaktues. Forcat e fërkimit janë forca jo potenciale.
Pesha dhe mungesa e peshës.
Pesha - forca e veprimit të trupit në mbështetëse (ose pezullim ose një lloj tjetër lidhjeje), e cila parandalon rënien, që lind në fushën e gravitetit. Në këtë rast, forcat elastike që rezultojnë fillojnë të veprojnë në trup me P rezultante të drejtuar lart, dhe shuma e forcave të aplikuara në trup bëhet e barabartë me zero.
Forca e gravitetit është drejtpërdrejt proporcionale me masën e trupit dhe varet nga nxitimi i gravitetit, i cili është maksimal në polet e Tokës dhe gradualisht zvogëlohet ndërsa lëviz drejt ekuatorit. Forma e rrafshuar e Tokës në pole dhe rrotullimi i saj rreth boshtit të saj çojnë në faktin se nxitimi i gravitetit në ekuator është afërsisht 0.5% më pak se në pole. Prandaj, pesha e trupit e matur me një bilanc pranveror do të jetë më e vogël në ekuator sesa në pole. Pesha e trupit në Tokë mund të ndryshojë shumë gamë të gjerë dhe ndonjëherë edhe zhduket.
Për shembull, në një ashensor që bie, pesha jonë do të jetë 0 dhe ne do të jemi në gjendje pa peshë. Sidoqoftë, gjendja e mungesës së peshës mund të jetë jo vetëm në kabinën e një ashensori në rënie, por edhe në një stacion hapësinor që rrotullohet rreth Tokës. Duke u rrotulluar në një rreth, sateliti lëviz me nxitim centripetal dhe e vetmja forcë që mund t'i japë atij këtë nxitim është graviteti. Prandaj, së bashku me satelitin, që rrotullohet rreth Tokës, ne lëvizim me nxitim a = g, të drejtuar drejt qendrës së tij. Dhe nëse ne, duke qenë në satelit, qëndronim në një ekuilibër pranveror, atëherë P = 0. Kështu, në satelit, pesha e të gjithë trupave është zero.
Duhet të dini pikën e aplikimit dhe drejtimin e secilës forcë. Është e rëndësishme të jeni në gjendje të përcaktoni se cilat forca veprojnë në trup dhe në cilin drejtim. Forca shënohet si, e matur në Njuton. Për të bërë dallimin midis forcave, ato përcaktohen si më poshtë
Më poshtë janë forcat kryesore që veprojnë në natyrë. Është e pamundur të shpikësh forca inekzistente gjatë zgjidhjes së problemeve!
Ka shumë forca në natyrë. Këtu konsiderohen forcat që merren parasysh në lëndën e fizikës shkollore në studimin e dinamikës. Përmenden edhe forca të tjera, të cilat do të diskutohen në seksione të tjera.
Graviteti
Çdo trup në planet ndikohet nga graviteti i Tokës. Forca me të cilën Toka tërheq çdo trup përcaktohet nga formula
Pika e aplikimit është në qendër të gravitetit të trupit. Graviteti tregon gjithmonë drejt poshtë.
Forca e fërkimit
Le të njihemi me forcën e fërkimit. Kjo forcë lind kur trupat lëvizin dhe dy sipërfaqe vijnë në kontakt. Forca lind nga fakti se sipërfaqet, kur shikohen nën një mikroskop, nuk janë aq të lëmuara sa duken. Forca e fërkimit përcaktohet nga formula:
Forca zbatohet në pikën e kontaktit midis dy sipërfaqeve. Drejtuar në drejtim të kundërt me lëvizjen.
Forca e reagimit mbështetës
Imagjinoni një objekt shumë të rëndë të shtrirë në një tavolinë. Tabela përkulet nën peshën e objektit. Por sipas ligjit të tretë të Njutonit, një tabelë vepron mbi një objekt me të njëjtën forcë si një objekt në një tryezë. Forca është e kundërt me forcën me të cilën objekti shtyn kundër tryezës. Kjo është, lart. Kjo forcë quhet reaksion mbështetës. Emri i forcës "flet" reagon mbështetja... Kjo forcë lind gjithmonë kur ka një ndikim në mbështetje. Natyra e shfaqjes së saj në nivel molekular. Objekti, si të thuash, deformoi pozicionin e zakonshëm dhe lidhjet e molekulave (brenda tryezës), ato, nga ana tjetër, priren të kthehen në gjendjen e tyre origjinale, "rezistojnë".
Absolutisht çdo trup, madje edhe ai shumë i lehtë (për shembull, një laps i shtrirë në tryezë), deformon mbështetjen në nivel mikro. Prandaj, ndodh një reagim mbështetës.
Nuk ka formulë të veçantë për gjetjen e kësaj force. Përcaktohet me një shkronjë, por kjo forcë është vetëm një lloj i veçantë i forcës elastike, prandaj mund të përcaktohet si
Forca zbatohet në pikën e kontaktit të objektit me mbështetësin. Drejtuar pingul me suportin.
Meqenëse trupi përfaqësohet si një pikë materiale, forca mund të përshkruhet nga qendra
Forca elastike
Kjo forcë lind si rezultat i deformimit (ndryshimit të gjendjes fillestare të materies). Për shembull, kur shtrijmë një sustë, rrisim distancën midis molekulave të materialit susta. Kur e ngjeshim sustën, e zvogëlojmë. Kur kthehemi ose zhvendosemi. Në të gjithë këta shembuj, lind një forcë që parandalon deformimin - forca elastike.
Ligji i Hukut
Forca elastike drejtohet e kundërta me deformimin.
Meqenëse trupi përfaqësohet si një pikë materiale, forca mund të përshkruhet nga qendra
Kur lidhni susta në seri, për shembull, ngurtësia llogaritet me formulën
Ngurtësia e lidhjes paralele
Ngurtësia e kampionit. Moduli i Young.
Moduli i Young karakterizon vetitë elastike të një substance. Kjo është një vlerë konstante që varet vetëm nga materiali, gjendja e tij fizike. Karakterizon aftësinë e një materiali për t'i rezistuar deformimit në tërheqje ose shtypje. Moduli i Young është tabelor.
Më shumë rreth pronave të ngurta.
Pesha e trupit
Pesha e trupit është forca me të cilën një objekt vepron në një mbështetëse. Ju thoni, është graviteti! Konfuzioni është ky: me të vërtetë shpesh pesha e trupit e barabartë me forcën gravitetit, por këto forca janë krejtësisht të ndryshme. Graviteti është një forcë që rezulton nga ndërveprimi me Tokën. Pesha është rezultat i ndërveprimit me mbështetjen. Forca e gravitetit zbatohet në qendrën e rëndesës së objektit, ndërsa pesha është forca që ushtrohet në mbështetëse (jo në objekt)!
Nuk ka formulë për përcaktimin e peshës. Kjo forcë përcaktohet me një shkronjë.
Forca e reaksionit të mbështetjes ose forca elastike lind si përgjigje ndaj veprimit të objektit në varëse ose mbështetëse, prandaj pesha e trupit është gjithmonë numerikisht e njëjtë me forcën elastike, por ka drejtim të kundërt.
Forca e reagimit të mbështetjes dhe pesha janë forca të së njëjtës natyrë, sipas ligjit 3 të Njutonit ato janë të barabarta dhe të drejtuara në të kundërt. Pesha është një forcë që vepron në mbështetje, jo në trup. Forca e gravitetit vepron në trup.
Pesha e trupit mund të mos jetë e barabartë me gravitetin. Mund të jetë ose më shumë ose më pak, ose mund të jetë e tillë që pesha të jetë zero. Ky shtet quhet pa peshë... Papeshë është një gjendje kur një objekt nuk ndërvepron me një mbështetje, për shembull, një gjendje fluturimi: ka gravitet dhe pesha është zero!
Është e mundur të përcaktohet drejtimi i nxitimit nëse përcaktojmë se ku drejtohet forca rezultante
Shënim, pesha është forcë, e matur në Njuton. Si t'i përgjigjeni saktë pyetjes: "Sa peshoni"? Ne i përgjigjemi 50 kg, duke mos përmendur peshën, por masën tonë! Në këtë shembull, pesha jonë është e barabartë me gravitetin, që është afërsisht 500 N!
Mbingarkesa- raporti i peshës ndaj gravitetit
Forca e Arkimedit
Forca lind si rezultat i bashkëveprimit të një trupi me një lëng (gaz), kur ai zhytet në një lëng (ose gaz). Kjo forcë e shtyn trupin jashtë ujit (gazit). Prandaj, drejtohet vertikalisht lart (shtyhet). Përcaktohet nga formula:
Ne e neglizhojmë fuqinë e Arkimedit në ajër.
Nëse forca e Arkimedit është e barabartë me forcën e gravitetit, trupi noton. Nëse forca e Arkimedit është më e madhe, atëherë ajo ngrihet në sipërfaqen e lëngut, nëse më pak, fundoset.
Forcat elektrike
Ka forca me origjinë elektrike. Ndodhin kur ka ngarkesë elektrike... Këto forca, si forca e Kulombit, forca e Amperit, forca e Lorencit, diskutohen në detaje në seksionin e Energjisë Elektrike.
Përcaktimi skematik i forcave që veprojnë në një trup
Trupi shpesh modelohet me një pikë materiale. Prandaj, në diagrame, pika të ndryshme aplikimi transferohen në një pikë - në qendër, dhe trupi përshkruhet në mënyrë skematike si një rreth ose drejtkëndësh.
Për të përcaktuar saktë forcat, është e nevojshme të renditen të gjithë trupat me të cilët ndërvepron trupi i hetuar. Përcaktoni se çfarë ndodh si rezultat i ndërveprimit me secilën: fërkimi, deformimi, tërheqja ose ndoshta zmbrapsja. Përcaktoni llojin e forcës, tregoni saktë drejtimin. Kujdes! Numri i forcave do të përkojë me numrin e trupave me të cilët zhvillohet ndërveprimi.
Gjëja kryesore për të mbajtur mend
1) Forcat dhe natyra e tyre;
2) Drejtimi i forcave;
3) Të jetë në gjendje të identifikojë forcat që veprojnë
Dalloni midis fërkimit të jashtëm (të thatë) dhe të brendshëm (viskoz). Fërkimi i jashtëm ndodh midis prekjes së sipërfaqeve të ngurta, i brendshëm - midis shtresave të lëngut ose gazit gjatë lëvizjes së tyre relative. Ekzistojnë tre lloje të fërkimit të jashtëm: fërkimi statik, fërkimi rrëshqitës dhe fërkimi rrotullues.
Fërkimi i rrotullimit përcaktohet nga formula
Forca e rezistencës lind kur një trup lëviz në një lëng ose gaz. Madhësia e forcës së rezistencës varet nga madhësia dhe forma e trupit, shpejtësia e lëvizjes së tij dhe vetitë e lëngut ose gazit. Me shpejtësi të ulët të lëvizjes, forca e rezistencës është proporcionale me shpejtësinë e trupit
Në shpejtësi të lartë, është proporcionale me katrorin e shpejtësisë
Merrni parasysh tërheqjen e ndërsjellë të një objekti dhe Tokës. Midis tyre, sipas ligjit të gravitetit, ekziston një forcë 
Tani le të krahasojmë ligjin e gravitetit dhe forcën e gravitetit 
Madhësia e nxitimit për shkak të gravitetit varet nga masa e Tokës dhe rrezja e saj! Kështu, ju mund të llogarisni se me çfarë nxitimi do të bien objektet në Hënë ose në ndonjë planet tjetër, duke përdorur masën dhe rrezen e atij planeti.
Distanca nga qendra e Tokës në polet është më e vogël se në ekuator. Prandaj, nxitimi i gravitetit në ekuator është pak më i vogël se në pole. Në të njëjtën kohë, duhet theksuar se arsyeja kryesore e varësisë së nxitimit të gravitetit nga gjerësia e zonës është fakti i rrotullimit të Tokës rreth boshtit të saj.
Me distancën nga sipërfaqja e Tokës, forca e gravitetit dhe nxitimi i gravitetit ndryshojnë në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës nga qendra e Tokës.
Pse një top i hedhur horizontalisht (fig. 28) përfundon në tokë pas pak? Pse bie një gur i lëshuar nga duart (Fig. 29)? Pse një person që ka kërcyer së shpejti përfundon përsëri në fund? Të gjitha këto dukuri kanë një dhe të njëjtën arsye - tërheqjen e Tokës. 
Toka tërheq të gjithë trupat: njerëzit, pemët, ujin, shtëpitë, hënën, etj.
Forca e tërheqjes drejt Tokës quhet nga graviteti... Graviteti është gjithmonë i drejtuar vertikalisht poshtë. Është caktuar si më poshtë:
F T- graviteti.
Kur një trup bie nën ndikimin e tërheqjes ndaj Tokës, jo vetëm Toka vepron mbi të, por edhe rezistenca e ajrit. Në rastet kur forca e rezistencës së ajrit është e papërfillshme në krahasim me forcën e gravitetit, rënia e trupit quhet pa pagesë.
Për vëzhgim renie e lire trupa të ndryshëm (për shembull, fishekë, pupla etj.), ato vendosen në një tub qelqi (tubi i Njutonit), nga i cili pompohet ajri. Nëse në fillim të gjitha këto objekte do të jenë në fund të tubit, atëherë pas përmbysjes së tij të shpejtë ato përfundojnë sipër, pas së cilës fillojnë të bien poshtë (Fig. 30). Duke parë se si bien, mund të shihni se si peleti i plumbit ashtu edhe pendë e lehtë arrijnë në fund të tubit në të njëjtën kohë. Duke kaluar për të njëjtën kohë të njëjtën rrugë, këta trupa godasin fundin me të njëjtën shpejtësi. Kjo ndodh sepse graviteti ka vetinë e mëposhtme të jashtëzakonshme: për çdo sekondë ai rrit shpejtësinë e çdo trupi që bie lirshëm (pavarësisht masës së tij) gjithmonë me të njëjtën sasi.
Matjet tregojnë se afër sipërfaqes së Tokës, shpejtësia e çdo trupi që bie lirisht për çdo sekondë të rënies së tij rritet me 9.8 m/s. Kjo vlerë përcaktohet me shkronjë g dhe thirri nxitimi i gravitetit.
Duke ditur përshpejtimin e gravitetit, mund të gjesh forcën me të cilën Toka tërheq çdo trup pranë saj.
Për të përcaktuar forcën e gravitetit që vepron në një trup, masa e këtij trupi duhet të shumëzohet me nxitimin e gravitetit:
F T = mg.
Nga kjo formulë rezulton se g = F T / m... Por F T matur në njuton, a m- në kilogramë. Prandaj, vlera g mund të matet në njuton për kilogram:
g= 9,8 N / kg ≈10 N / kg.
Me rritjen e lartësisë mbi Tokë, përshpejtimi i gravitetit zvogëlohet gradualisht. Për shembull, në një lartësi prej 297 km, rezulton të jetë jo 9.8 N / kg, por 9 N / kg. Një rënie në përshpejtimin e gravitetit do të thotë se forca e gravitetit gjithashtu zvogëlohet me rritjen e lartësisë mbi Tokë. Sa më larg të jetë trupi nga Toka, aq më i dobët e tërheq atë.
1. Çfarë i shkakton të gjithë trupat të bien në tokë? 2. Çfarë force quhet gravitacion? 3. Në cilin rast rënia e trupit quhet e lirë? 4. Sa është nxitimi gravitacional pranë sipërfaqes së Tokës? 5. Cila është formula e gravitetit? 6. Çfarë ndodh me forcën e rëndesës, nxitimin dhe kohën e rënies kur masa e trupit që bie dyfishohet? 7. Si ndryshojnë forca e gravitetit dhe nxitimi i gravitetit me largësinë nga Toka?
Detyra eksperimentale. 1. Merrni një copë letër dhe lëshojeni. Shikoni të bjerë. Tani thërrmoni këtë fletë dhe lëshojeni përsëri. Si do të ndryshojë natyra e rënies së tij? Pse? 2. Merrni një rreth metalik (për shembull, një monedhë) në njërën dorë dhe një rreth letre pak më të vogël në tjetrën. Lëshoni ato në të njëjtën kohë. A do të bien në të njëjtën kohë? Tani merrni një rreth metalik në dorë dhe vendosni një rreth letre sipër tij (fig. 31). Lërini filizat. Pse po bien në të njëjtën kohë tani?
Përkufizimi 1
Forca e gravitetit konsiderohet të jetë aplikimi në qendrën e gravitetit të trupit, i cili përcaktohet duke varur trupin në fije nga pikat e tij të ndryshme. Në këtë rast, pika e kryqëzimit të të gjitha drejtimeve, të cilat janë të shënuara me një fije, dhe do të konsiderohet qendra e gravitetit të trupit.
Koncepti i gravitetit
Forca e gravitetit në fizikë konsiderohet të jetë forca që vepron në çdo trup fizik që është afër sipërfaqes së tokës ose një trupi tjetër astronomik. Forca e gravitetit në sipërfaqen e planetit, sipas përkufizimit, do të përbëhet nga tërheqja gravitacionale e planetit, si dhe forca centrifugale e inercisë, e provokuar nga rrotullimi ditor i planetit.
Forcat e tjera (për shembull, tërheqja e Diellit dhe Hënës), për shkak të vogëlsisë së tyre, nuk merren parasysh ose studiohen veçmas në formatin e ndryshimeve kohore në fushën gravitacionale të Tokës. Forca e gravitetit u jep të gjithë trupave, pavarësisht nga masa e tyre, nxitim të barabartë, ndërsa përfaqëson një forcë konservatore. Ajo llogaritet në bazë të formulës:
$ \ vec (P) = m \ vec (g) $,
ku $ \ vec (g) $ është nxitimi i dhënë trupit nga graviteti, i shënuar si nxitimi i gravitetit.
Trupat që lëvizin në lidhje me sipërfaqen e Tokës, përveç gravitetit, ndikohen drejtpërdrejt edhe nga forca Coriolis, e cila është forca e përdorur në studimin e lëvizjes së një pike materiale në lidhje me një kornizë referimi rrotulluese. Lidhja e forcës Coriolis me forcat fizike që veprojnë në një pikë materiale do të lejojë marrjen parasysh të efektit të rrotullimit të kornizës së referencës në një lëvizje të tillë.
Formula të rëndësishme për llogaritjen
Sipas ligjit të gravitetit universal, forca e tërheqjes gravitacionale, që vepron në një pikë materiale me masën e saj $ m $ në sipërfaqen e një trupi astronomik sferikisht simetrik me masë $ M $, do të përcaktohet nga relacioni:
$ F = (G) \ frac (Mm) (R ^ 2) $, ku:
- $ G $ -konstante gravitacionale,
- $ R $ - rrezja e trupit.
Kjo marrëdhënie rezulton e vlefshme nëse supozojmë një shpërndarje sferike simetrike të masës mbi vëllimin e trupit. Pastaj forca e tërheqjes gravitacionale drejtohet drejtpërdrejt në qendër të trupit.
Moduli i forcës centrifugale të inercisë $ Q $, që vepron në një grimcë materiale, shprehet me formulën:
$ Q = maw ^ 2 $, ku:
- $ a $ është distanca midis grimcës dhe boshtit të rrotullimit të trupit astronomik në shqyrtim,
- $ w $ është shpejtësia këndore e rrotullimit të saj. Në këtë rast, forca centrifugale e inercisë bëhet pingul me boshtin e rrotullimit dhe drejtohet larg tij.
Në formatin vektorial, shprehja për forcën e inercisë centrifugale shkruhet si më poshtë:
$ \ vec (Q) = (mw ^ 2 \ vec (R_0)) $, ku:
$ \ vec (R_0) $ - vektor pingul me boshtin e rrotullimit, i cili është tërhequr prej tij në atë të specifikuar pikë materiale duke qëndruar pranë sipërfaqes së Tokës.
Në këtë rast, graviteti $ \ vec (P) $ do të jetë i barabartë me shumën e $ \ vec (F) $ dhe $ \ vec (Q) $:
$ \ vec (P) = \ vec (F) = \ vec (Q) $
Ligji i tërheqjes
Pa praninë e gravitetit, origjina e shumë gjërave që tani na duken të natyrshme do të bëhej e pamundur: kështu, nuk do të kishte orteqe, rryma lumenjsh dhe shira që do të zbrisnin nga malet. Atmosfera e Tokës mund të mbahet vetëm nga ndikimi i gravitetit. Planetët me më pak masë, për shembull, Hëna ose Mërkuri, kanë humbur të gjithë atmosferën e tyre me një ritëm mjaft të shpejtë dhe janë bërë të pambrojtur ndaj rrjedhave të rrezatimit agresiv kozmik.
Atmosfera e Tokës luajti një rol vendimtar në formimin e jetës në Tokë, ajo. Përveç gravitetit, graviteti i hënës ndikon edhe në Tokë. Për shkak të afërsisë së saj të ngushtë (në një shkallë kozmike), ekzistenca e zbaticës dhe rrjedhës është e mundur në Tokë, dhe shumë ritmet biologjike përkojnë me Kalendari henor... Prandaj, forca e gravitetit duhet parë në formatin e një ligji të dobishëm dhe të rëndësishëm të natyrës.
Vërejtje 2
Ligji i tërheqjes konsiderohet universal dhe mund të zbatohet për çdo dy trupa me një masë të caktuar.
Në një situatë kur masa e një trupi ndërveprues rezulton të jetë shumë më e madhe se masa e të dytit, ne po flasim për një rast të veçantë. forcë gravitacionale, për të cilin ekziston një term i veçantë si "graviteti". Është i zbatueshëm për problemet që synojnë përcaktimin e forcës së gravitetit në Tokë ose trupa të tjerë qiellorë. Duke zëvendësuar vlerën e gravitetit në formulën për ligjin e dytë të Njutonit, marrim:
Këtu $ a $ është përshpejtimi i gravitetit, duke i detyruar trupat të priren drejt njëri-tjetrit. Në problemet që përfshijnë përdorimin e nxitimit gravitacional, ky nxitim shënohet me shkronjën $ g $. Duke përdorur llogaritjen e tij integrale, Njutoni arriti matematikisht të provojë përqendrimin konstant të gravitetit në qendër të një trupi më të madh.