5.Силы тяготения и электрические силы

Сила тяготения. Взаимодействие, свойственное всем телам Вселенной и проявляющееся в их взаимном притяжениидругк другу, называют гравитационным, а само явление всемирного тяготения —грави­тацией. И. Ньютон, изучая движение небесных тел, на основании законов Кеплера и основных законов динамики открыл всеобщий Закон всемирного тяготения:Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональ­ной

квадрату расстояния между ними:

Коэффициент пропорциональности G  называется гравитационной постоянной, G = 6,67*10^-11(Н*м²)/кг².

Скорость, которую необходимо сообщить телу у поверхности планеты, чтобы оно стало ее спутником, движущимся по круговой орбите, называется первая космическая скорость. Любое тело может стать искусственным спутником другого тела, если сообщить ему необходимую скорость.  , где g – ускорение свободного падения на планете, R – радиус планеты. Для Земли первая космическая скорость составляет приблизительно 7,9 км/с.

Сила, с которой тела притягиваются к Земле вследствие гравитационного взаимодействия, назы­вается силой тяжести. Согласно закону всемирного тяготения

  или   ,где g — ускорение свободного падения, R — рассто­яние от центра Земли до тела, М — масса Земли, т — масса тела. Направлена сила тяжести вниз к центру Земли. В теле же она проходит через точку, которая называется центром тяжести. Весом тела называют силу, с которой тело дей­ствует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. Вес тела Р, в отличие от силы тяжести, приложен не к данному телу, а к его опоре или под­весу. Р =mg . В случае свободного падения вес тела равен нулю (это состояние невесомости), поскольку само тело и его опора движутся с одинаковым ускорением gНесмотря на то, что в состоянии невесомости вес тела равен нулю, на него продолжает действовать сила тяжести, которая не равна нулю. Невесомость – состояние, возникающее при движении опоры с ускорением свободного падения. Вес тела при невесомости равен нулю.

Электрическая сила. З-н Кулона. В опытах Кулона измерялись силы взаимодействия заряженных шаров. Опыты показали, что модуль силы взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел прямо пропорционален произведению абсолютных значений зарядов q1 и q2 и обратно пропорционален квадрату расстояния r между телами:

Сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела. Она является силой отталкивания при одинаковых знаках зарядов q1 и q2 и силой притяжения при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. За единицу заряда принят кулон (Кл) — это заряд, проходящий за 1 счерез поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Коэффициент пропорциональности Вместо него часто используется коэффициент, называемый электрической постоянной. Электрическая постоянная связана с коэффициентом k выражением

С использованием электрической постоянной закон Кулона имеет вид