Закон всемирного тяготения

1.

(9 класс)

2.

3.

1. Что называется свободным падением тел?
2. Что такое ускорение свободного падения?
3. Почему в воздухе перышко падает с меньшим
ускорением, чем железный шарик?
4. Кто первым пришел к выводу о том, что свободное
падение является равноускоренным движением?

4.

5. Действует ли сила тяжести на
подброшенное вверх тело во время его
подъема?
6. С каким ускорением движется
подброшенное вверх тело при отсутствии
трения? Как меняется при этом скорость
движения тела?
7. От чего зависит наибольшая высота подъема
брошенного вверх тела в том случае, когда
сопротивлением воздуха можно пренебречь?

5.

6.

КАКИЕ СИЛЫ УДЕРЖИВАЮТ ОКОЛО ЗЕМЛИ
ЛУНУ?

7.

ЧТО ЗАСТАВЛЯЕТ ЗВЁЗДЫ
ОСТАВАТЬСЯ ДОЛГИЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ НА СВОИХ МЕСТАХ?

8.

Попытки объяснения наблюдаемой картины мира, и прежде всего строения
Солнечной системы, занимали умы многих великих людей.
Что связывает планеты и Солнце в единую систему?
Каким законам подчиняется это движение?

9.

Самые первые представления о строении нашего мира.

10.

Во // веке н.э. древнегреческим учёным
Клавдием Птолемеем
была разработана геоцентрическая система мира,
согласно которой все наблюдаемые перемещения небесных
светил объяснялись их движением вокруг неподвижной
Земли.

11.

В 16 веке польский астроном
Николай Коперник
в центр
мироздания поместил
Солнце. Появилась
гелиоцентрическая картина
мира.

12.

Но оставался главный вопрос.
Что же удерживает планеты,
в частности Землю,
в их движении вокруг Солнца?

13.

Галилео Галилей
В десятых годах XVII века начались
гонения. Галилею удалось отстоять
свое учение, но ненадолго: после
выхода в 1632 году «Диалога о
приливах и отливах», где в форме
разговора трех собеседников дано
представление о двух главных
системах мира Птоломея и Коперника,
ему было предписано явиться в Рим.
Допросы, угроза пыток сломили
больного ученого, и 22 июня в
монастыре св. Минервы Галилей
отрекается от своих взглядов и
приносит публичное покаяние. Теперь
до конца жизни он стал узником
инквизиции и принужден был жить на
своей вилле Арчетри близ Флоренции.
И лишь в 1992 году папа Иоанн
Павел II объявил решение суда
инквизиции ошибочным и
реабилитировал Галилея.

14.

Пизанская башня
Многочисленные опыты
Галилео Галилея
позволили сделать
выводы о свободном
падении тел и дали
толчок к открытию
закона всемирного
тяготения.

15.

Одним из первых учёных, кто
понял,что не только Солнце
притягивает к себе планеты,
но и планеты притягивают к
себе Солнце, был английский
учёный Роберт Гук.
Он писал:
«Все небесные тела имеют
притяжение, или силу
тяготения к своему центру,
вследствие чего они не только
притягивают собственные
части и препятствуют им
разлетаться, как наблюдаем
на Земле, но притягивают
также все другие небесные
тела, находящиеся в сфере их
действия».

16.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Датский астроном Тихо Браге (1546-1601), долгие
годы наблюдавший за движением планет, накопил
огромное количество интересных данных, но не
сумел их обработать.

17.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Иоганн Кеплер (1571-1630), используя идею
Коперника о гелиоцентрической системе и результаты
наблюдений Тихо Браге, установил законы движения
планет вокруг Солнца, однако и он не смог объяснить
динамику этого движения..

18.

Как был открыт закон всемирного тяготения
Исаак Ньютон открыл этот закон в возрасте 23 лет,
но целых 9 лет не публиковал его, так как имевшиеся
тогда неверные данные о расстоянии между Землей и
Луной не подтверждали его идею. Лишь в 1667 году,
после уточнения этого расстояния, закон всемирного
тяготения был наконец-то отдан в печать.

19.

В 1667 г. Ньютон высказал предположение, что
между всеми телами действуют силы взаимного
притяжения, которые он назвал силами всемирного
тяготения.
Исаак Ньютон – английский физик и
математик, создатель теоретических
основ механики и астрономии. Он
открыл закон всемирного тяготения,
разработал дифференциальное и
интегральное исчисления, изобрел
зеркальный телескоп и был автором
важнейших экспериментальных
работ по оптике. Ньютона по праву
считают создателем классической
физики.

20.

В 1687 г. Ньютон открыл один из фундаментальных
законов механики, получивший название закона
всемирного тяготения:
«Два любых тела притягиваются друг к другу с силой,
модуль которой прямо пропорционален произведению
их масс и обратно пропорционален квадрату
расстояния между ними,
m1m2
F G 2
r
где m1 и m2 – массы взаимодействующих тел, r –
расстояние между телами, G – коэффициент
пропорциональности, одинаковый для всех тел в
природе и называемый постоянной всемирного
тяготения, или гравитационной постоянной».

21.

Взаимное притяжение между всеми телами
называется всемирным тяготением.
Силы всемирного тяготения иначе
называют гравитационными.
V
m
Мз
Fл
g
F3
R
R=6370 км
mл
Ньютон рассчитал отношение радиуса
орбиты Луны к радиусу Земли.
Отношение равнялось 60. А отношение
ускорения свободного падения на Земле
к центростремительному ускорению ,
с которым обращается вокруг Земли
Луна, равнялось 3600. Следовательно,
a≈

22.

Земля
Луна
60 RЗ
aл =
т. к. a =
Fтяг
Fтяг
m 1 m2

23.

Два любых тела притягиваются друг к
другу с силой, прямо пропорциональной
массе каждого из них и обратно
пропорциональной квадрату
расстояния между ними.

24.

F- модуль вектора силы гравитационного
притяжения между телами массами m1 и m2,
находящихся на расстоянии R друг от друга.
R- расстояние между телами.
G- гравитационная постоянная.
Гравитационная постоянная численно равна
модулю силы тяготения, действующей на тело
массой 1 кг со стороны другого тела такой же
массы при расстоянии между телами равной 1 м.

25.

Сила гравитационного притяжения любых частиц
прямо пропорциональна произведению их масс и
обратно пропорциональна квадрату расстояния
между ними
Математическое выражение закона:
т1 -- масса первого тела;
т2 -- масса второго тела;
r -- расстояние между ними;
G – гравитационная постоянная.

26.

Генри Кавендиш –
английский физик
В 1798 году в лабораторных
условиях проверил закон
всемирного тяготения.
Результаты опыта позволили
определить гравитационную
постоянную G.

27.

Из формулы закона всемирного тяготения найдем гравитационную
постоянную, выполнив математические преобразования:
F=G
х
F r 2 = G m 1 m2
G=
Единица измерения в системе СИ--
G 6,67 10
11
Н м
2
кг
2

28.

m2
m1
α
m1
Fтяг ∼ α
m2

29.

Генри Кавендиш
G=6,67∙ 10 -11Н∙м2/кг2

30.

G – гравитационная постоянная, она численно
равна силе гравитационного притяжения двух
тел массой по 1 кг, находящихся на расстоянии 1
м одно от другого.
G=6,67
-11
10
Н
2
м
/кг
Сила взаимного притяжения тел всегда
направлена вдоль прямой, соединяющей эти
тела.
2

31.

1. Для шаров большего R и тел неправильной формы
2. Для шаров
3. Для материальных точек

32.

Границы применимости закона
Закон всемирного тяготения имеет определенные
границы применимости; он применим для:
1) материальных точек;
2) тел, имеющих форму шара;
3) шара большого радиуса, взаимодействующего с
телами, размеры которых много меньше
размеров шара.

33.

Пределы применимости закона.
m1
m2
R
Для тел, размеры которых значительно меньше, чем
расстояние между ними.
R
Для тел, имеющих форму шара.
R
Второе тело
Первое тело
Для шара большого радиуса , взаимодействующего с телами, размеры которых
значительно меньше размеров шара.

34.

F1=-F2
1,5 Н
Так как масса Земли во много раз
больше массы яблока, то практически
ускорение ее равно нулю.

35.

Применение закона при открытии новых планет
Когда была открыта планета Уран, На основе закона
всемирного тяготения рассчитали ее орбиту. Но истинная
орбита планеты не совпадала с расчетной. Предположили,
«Не знаю,
а гипотез
что возмущение орбиты вызвано наличием
еще одной
планеты, находящейся за Ураном, которая
своей силой
измышлять
не желаю»
тяготения изменяет его орбиту.

36.

Вопросы для повторения!
Взаимное
притяжение
между всеми
телами
Что
было названо
всемирным
тяготением?
называется всемирным тяготением.
Силы всемирного тяготения иначе называют
Как иначе называют силы всемирного тяготения?
гравитационными.
Закон
Кто
всемирного
и в какомтяготения
веке открылоткрыл
закон всемирного
Исаак Ньютон
тяготения?
в XVII веке.
Как записывается формула, выражающая закон всемирного тяготения?
Два любых тела притягиваются
к другу
с силой,тяготения?
прямо пропорциональной массе
Как читаетсядруг
закон
всемирного
каждого из них и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
1) если размеры тел пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием между ними;
2) еслиВоба
теласлучае
однородны
и имеют
шарообразную
форму;
каком
следует
применять
эту формулу
для расчета гравитационных сил?
3) если одно из взаимодействующих тел -шар, размеры и масса которого значительно больше, чем
у второго тела (любой формы), находящегося на поверхности этого шара или вблизи нее.

37.

Задача:
С какой силой притягиваются друг к другу
два энциклопедических словаря массой 600
грамм каждый, находящиеся на расстоянии 1
метра друг от друга?
Дано:
m1 = m2 = 600 г
r=1м
G = 6,67 10-11
СИ
0,6 кг
Решение:
m1 m2
F G
2
R
Н м 0,6кг 0,6кг
F 6,67 10
2
кг
(1м) 2
11
F-?
11
2,4 10 Н
Ответ:
F=2,4·10-11 H
2

38.

Задача:
С какой силой притягиваются друг к другу
два ученика массой 50 кг каждый,
находящиеся на расстоянии 1 метра друг от
друга?
Дано:
Решение:
m1 = m2 = 50кг
r=1м
G = 6,67 10-11
F-?
m1 m2
F G
2
R
F 6,67 10
16675 10
Ответ:
F=16,7·10-8 H
11
11
Н м 50кг 50кг
2
2
кг
(1м)
2
8
Н 16,7 10 Н

39.

Проверочный тест

40.

1
2
3
4
d
b
c
d

41.

Домашнее задание.

42.

43.

Подумай и ответь
1. Почему Луна
не падает на Землю?
:
2. Почему мы замечаем силу притяжения всех тел к
Земле, но не замечаем взаимного притяжения между
самими этими телами?
3. Как двигались бы планеты, если бы сила
притяжения Солнца внезапно исчезла?
4. Как двигалась бы Луна, если бы она остановилась
на орбите?
5. Притягивает ли Землю стоящий на ее поверхности
человек? Летящий самолет? Космонавт,
находящийся на орбитальной станции?

44.

Подумай и ответь
6. Некоторые тела (воздушные шары, дым, самолеты,
птицы) поднимаются вверх, несмотря на тяготение.
Как вы думаете, почему? Нет ли здесь нарушения
закона всемирного тяготения?
7. Что нужно сделать, чтобы увеличить силу
тяготения между двумя телами?
8. Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и
океанах Земли?
9. Почему мы не замечаем гравитационного
притяжения между окружающими нас телами?

45.

Мини-тест
1. Какая сила заставляет Землю и другие планеты двигаться
вокруг Солнца? Выберите правильное утверждение.
A. Сила инерции.
B. Центростремительная сила.
C. Сила тяготения.
2. Какая сила вызывает приливы и отливы в морях и океанах
Земли? Выберите правильное утверждение.
A. Сила давления воды на дно морей и океанов.
B. Сила тяготения.
C. Сила атмосферного давления.
3. Что нужно сделать, чтобы увеличить силу тяготения между
двумя телами? Выберите правильное утверждение.
А. Отдалить оба тела друг от друга.
Б. Сблизить оба тела.

46.

Расчётные задачи
1. Космический корабль массой 8 т приблизился к
орбитальной космической станции массой 20 т на
расстояние 500 м. Найдите силу их взаимного
притяжения.
2. На каком расстоянии сила притяжения между
двумя телами, массой по 1000 кг каждое, будет равна
6,67 10 9 Н?
3. Два одинаковых шарика находятся на расстоянии 1 м
друг от друга и притягиваются с силой 6,67 10-15 Н.
Какова масса каждого шарика?