Явление тяготения. Сила тяжести

Посмотрите на глобус. Это модель Земли. Земля имеет форму, близкую к форме шара. Нам это кажется естественным. Но каково было недоумение людей, впервые услышавших об этом! Они никак не могли поверить, что люди, живущие на противоположной стороне Земли, не падают в бездну.

Почему люди одинаково устойчивы в любом месте Земли? Земля притягивает к себе все тела. Если бы Земля не обладала притяжением, брошенные горизонтально или вверх тела, двигаясь по инерции, никогда не вернулись бы на Землю. Тем не менее мяч, брошенный вертикально вверх, возвращается обратно. Траектория мяча, брошенного горизонтально, по мере движения искривляется. Спутник движется вокруг Земли по круговой орбите. Искривление траектории мяча, спутника есть также результат притяжения этих тел к Земле.

Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.

Зависит ли сила тяжести от массы тела? Конечно, да. Из жизненного опыта мы хорошо знаем, что, чем больше масса налитой в ведро воды, тем труднее его удерживать. Слона Земля притягивает гораздо сильнее, чем зайца.

Во сколько раз увеличивается масса тела, во столько раз возрастает сила тяжести \(F_{т}\). Иначе говоря, действующая на тело сила тяжести прямо пропорциональна массе тела: \[F_{т} = gm,\] где \(g\) - коэффициент пропорциональности (о его числовом значении вы узнать на странице «Единица силы. Измерение силы»).

Сила тяжести направлена вертикально вниз и приложена к центру однородного тела.

А обладают ли другие планеты притяжением, как Земля? Английский физик и математик Исаак Ньютон пришел к выводу, что притяжение свойственно всем планетам и вообще любому телу, обладающему массой, т. е. всем телам Вселенной. Поэтому явление взаимного притяжения тел названо всемирным тяготением.

Сила тяжести зависит не только от массы тела, которое притягивается, но и от массы того тела, которое притягивает (Земля, Луна и др.).

Все небесные тела притягивают к себе любые другие тела. Но так как массы и размеры небесных тел различны, то разной будет и действующая сила притяжения. Так, на Луне сила тяжести, действующая на тело, будет почти в 6 раз меньше, чем на Земле.

Масса Земли очень большая: \(m ≈ 6\:000\:000\:000\:000\:000\:000\:000\:т = 6 \cdot 10^{21}\:т\), поэтому ее притяжение так велико. Земля притягивает не только тела, находящиеся на ее поверхности, но и удаленные от нее (искусственные спутники, Луну). По мере удаления сила притяжения уменьшается (уменьшается \(g\)), но сохраняется прямо пропорциональная зависимость силы тяжести от массы тела.

Еще сильнее притяжение Солнца, так как его масса примерно в 300 000 раз больше массы Земли. Именно поэтому Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца.

Главные выводы:

  1. Все тела во Вселенной обладают свойством притягивать к себе другие тела.
  2. Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, называется силой тяжести.
  3. Сила тяжести, действующая на тело, прямо пропорциональна его массе.

Читать далее