Билет № 3 Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела

Между всеми телами во Вселенной действуют силы притяжения. К выводу о существовании сил всемирного тяготения (их называют также гравитационными) пришел английский ученый Исаак Ньютон в результате изучения движения Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца. Он также сумел найти закон их взаимодействия, то есть формулу для расчета гравитационной силы между двумя телами.

Закон всемирного тяготения гласит:

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

F = G ,

где G = 6, 67·10^-11 – гравитационная постоянная.

Итальянский ученый Галилео Галилей установил, что тела любой массы падают на Землю с одинаковым ускорением g = 9,8 м/с². Значит, на все тела у поверхности Земли действует сила, прямо пропорциональная массе тела. Эта сила называется силой тяжести. Согласно второму закону Ньютона сила тяжести равна:

F = mg.

Весом тела называют силу, действующую со стороны тела из-за притяжения к Земле, на горизонтальную опору или вертикальный подвес.

Вес неподвижного или равномерно движущегося тела равен силе тяжести, действующей на тело со стороны Земли:

Р = mg.

При ускоренном движении тела и опоры вес тела может быть больше или меньше силы тяжести. Вес тела, движущегося с ускорением а вверх, равен:

Р = m(g + a),

вес тела, движущегося с ускорением а вниз:

Р = m(g – a).

Если ускорение движущегося вниз тела равно ускорению свободного падения (а = g), то вес тела равен нулю: Р = 0.

Явление отсутствия веса при движении тела и опоры с ускорением свободного падения называется невесомостью. В состоянии невесомости находится любое свободно падающее тело. Космический корабль и космонавт движутся с одинаковым ускорением свободного падения, поэтому вес космонавта равен нулю.

Билет № 4 Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея

Опыты и наблюдения показывают, что никогда не происходит только действие одного тела на другое. Всегда происходит взаимодействие тел. При столкновении движущегося шара с неподвижным не только приходит в движение шар, бывший неподвижным, но и обязательно изменяется скорость второго шара.

Третий закон Ньютона утверждает, что тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению.

Силы, возникающие при взаимодействии двух тел, всегда имеют одну физическую природу. Например, человек и пол отталкиваются друг от друга силами упругости, человек и Земля притягиваются друг к другу гравитационными силами.

Силы, возникающие по третьему закону Ньютона, не могут компенсировать друг друга, так как они всегда приложены к разным телам.

Третий закон Ньютона, как и первый и второй закон, выполняется только в инерциальных системах отсчета.

На основе экспериментального изучения механических явлений итальянский ученый Галилео Галилей сделал вывод, что при одинаковых начальных условиях в любых инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково. Это утверждение называется принципом относительности Галилея.

Системы отсчета, относительно которых всякое тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, называют инерциальными. В инерциальных системах отсчета выполняются законы механики Ньютона.